Quais tarefas as novas tecnologias resolvem?
Para a criação da tecnologia de íons de lítio, três cientistas receberam
Desenvolvimento de baterias para veículos elétricos, armazéma tecnologia e a indústria espacial estão acontecendo muito mais rápido. Um avanço tecnológico também ocorrerá no mercado de massa, mas para isso os fabricantes de equipamentos móveis devem escolher a autonomia dos dispositivos como elemento-chave de valor acrescentado. Porém, a espera será longa. A Agência Internacional de Energia estima que as baterias de lítio continuarão a ser a tecnologia dominante nas próximas décadas. Prevê-se que novos desenvolvimentos entrem no mercado não antes de 2025. Mas as bases para mudanças futuras estão a ser lançadas agora; as principais tendências estão relacionadas com a tecnologia de carregamento rápido, reduzindo dimensões e aumentando a vida útil da bateria.
Inicializações para carregamento rápido
A tecnologia de carregamento rápido tem três principaismomento: algoritmos de carga, parâmetros de energia e seção transversal do condutor. Se estamos falando de tecnologia móvel, então seu carregamento não implica uma variedade de conectores e cabos. O tipo C se tornou o padrão da indústria, então algoritmos de carregamento como Power Delivery e Quick Charge estão se destacando.
Sua principal tarefa é garantir a transferência de maisa quantidade de energia através do mesmo fio, sem ultrapassar a intensidade de corrente permitida (até 3 A). Mas o dispositivo não deve superaquecer durante o carregamento, então hoje eles se concentram não apenas em aumentar a tensão de carregamento, mas também no desenvolvimento de algoritmos especiais que reduzem gradualmente a energia (conforme a bateria restaura o nível de carga). Além disso, a tecnologia de carregamento rápido está se tornando um dos pontos que garantem a "vinculação" do consumidor ao ecossistema de um determinado fabricante.
A startup canadense GBatteries está tentando resolvera tarefa de reabastecer rapidamente a carga usando inteligência artificial. O carregamento rápido ocorre graças a micropulsos sucessivos de uma corrente em constante mudança. Existem algoritmos inteligentes embutidos nas estações de carregamento: eles determinam quando enviar o próximo impulso e determinam o nível de voltagem para não danificar as baterias. A tecnologia foi planejada para ser combinada com a geração atual de baterias de íon-lítio. Está previsto que, graças à ideia, as baterias dos carros elétricos consigam repor a carga em 5-10 minutos. Os canadenses estão desenvolvendo estações de recarga para outros equipamentos também.
Ofertas de tecnologia de carregamento rápido eStoreDot de inicialização israelense. Em vez de modificar o funcionamento do carregador, eles se voltaram para a química da própria bateria. Em vez de grafite, estanho, germânio e silício são usados em combinação com compostos orgânicos. A bateria usada na scooter elétrica foi recarregada em apenas cinco minutos. Os especialistas estão desenvolvendo uma bateria de telefone que pode ser recarregada com a mesma rapidez. Os investidores da startup incluem Mercedes Daimler e Samsung. Porém, novamente, a questão está no preço - inicialmente as baterias definitivamente não serão baratas.
Startups que prometem baterias super finas
Se falamos de baterias de lítio, então a tarefa deproduzir uma bateria com espessura de cerca de 1 mm é bastante viável. Mas se for necessário manter a capacidade, o volume físico da substância ativa na bateria deve permanecer inalterado. O resultado é uma bateria fina, mas muito larga. Ao mesmo tempo, os indicadores de eficiência energética do dispositivo serão inferiores aos de seus "equivalentes" padrão.
Portanto, baterias de lítio ultrafinas estão em demandaapenas em áreas específicas de instrumentação. Quando se trata do mercado de massa, os dispositivos compactos estão sempre em demanda. Por exemplo, na linha de baterias externas da rede de distribuição federal Energon, o modelo Revolter 5000 tem apenas 5 mm de espessura, e tais dimensões já são percebidas pelos consumidores como um formato superfino.
Entre as tecnologias que vão economizarcapacidade da bateria ao diminuir - inicia no Japão Por exemplo, 3Dom (uma startup que apareceu em 2014 na Universidade de Tóquio). Até 2022, os planos incluem a produção de baterias de metal de lítio, que com as mesmas dimensões são mais eficientes do que as baterias de íon de lítio modernas.
A tecnologia japonesa é baseada na substituição do carbonomateriais para lítio metálico. Essa química proporciona maior densidade de energia, mas ao mesmo tempo aumenta o risco de curtos-circuitos e incêndios.
Startups: para longa vida
Existem muitos materiais de eletrodo disponíveis,fornecendo excelente estabilidade de ciclismo - por exemplo, LTO ou NMC. Mas, devido ao custo, essas baterias não estão disponíveis para o mercado consumidor em geral. E até agora não há pré-condições de que a situação mudará em breve.
Mas mudanças estão ocorrendo - não apenas no campoquímica de dispositivos, mas também controladores, gerenciamento de carga, eficiência energética de dispositivos. Trabalhando em combinação, eles estendem significativamente a vida útil das baterias. Até Elon Musk, que adora promessas ousadas, admitiu que melhorar as baterias de íon-lítio é mais promissor, e não está procurando tecnologias completamente novas.
Entre as novas tecnologias que estão chegandooferecer ao mercado baterias onde metais caros são substituídos por substâncias baratas e comuns. Por exemplo, a startup americana Conamix promete retirar o cobalto, elemento extraído no Congo. O governo desta república aumenta constantemente o imposto sobre as matérias-primas. Os desenvolvimentos atuais reduzirão o conteúdo deste metal nas baterias de veículos elétricos de 20% para 4%.
Como as baterias impedem o desenvolvimento de tecnologias promissoras
Infelizmente, o progresso lento no campobaterias de acumuladores em muitos aspectos limitam o desenvolvimento de indústrias relacionadas. Smartphones, laptops, veículos elétricos estão se tornando cada vez mais tecnologicamente "empalhados" e requerem cada vez mais energia. Por exemplo, um usuário ativo de smartphone tem bateria suficiente para 6 a 8 horas. Além disso, em média, um russo abre de 10 a 12 aplicativos todos os dias. Nesse sentido, os desenvolvedores de smartphones selecionam programas de economia de energia. Alguns fabricantes criam aplicativos no firmware por padrão, enquanto outros deixam a escolha para o usuário - eles se oferecem para baixá-los. Se baterias eficientes forem disponibilizadas, as possibilidades de uso de programas aumentarão.
Outra direção é a energia solar.A maioria das instalações ocupa muito espaço e é cara. É um facto conhecido: a maior parte dos custos de implantação de sistemas solares está associada à compra de baterias que irão armazenar energia. Um armazenamento mais barato e com maior eficiência energética permitiria, portanto, uma adoção significativamente maior de tecnologias verdes.
A busca por armazenamento eficiente de energia ocorre eno domínio da energia solar. Por exemplo, pesquisadores da Universidade de Stanford sugerem uma alternativa - o uso de sistemas biológicos. A tecnologia envolve a extração de metano a partir da bactéria Methanococcus maripaludis. Depois, está prevista a conversão em eletricidade, graças à infraestrutura existente.
Existem vários motivos que inibem o aparecimentobaterias novas e mais eficientes. Um deles é o custo extremamente alto de desenvolvimento. De acordo com a Lux Research, em média, são necessários até US$ 40 milhões em oito anos para manter uma startup focada em encontrar novas soluções na área de armazenamento e transporte de energia. Por exemplo, a empresa japonesa New Energy & A Organização de Desenvolvimento de Tecnologia Industrial alocou 90 milhões para criar um novo tipo de bateria. Porém, com mais frequência, as startups precisam procurar financiamento. Por exemplo, a StoreDot recorreu ao crowdfunding e conseguiu atrair US$ 6,25 milhões em investimentos.
A replicação de novos desenvolvimentos custará maiscaro. Estima-se que sejam necessários cerca de US $ 500 milhões para criar uma nova linha de produção e solucionar sozinho os problemas relacionados, portanto, tecnologias que parecem milagres nem sempre são desenvolvidas rapidamente.
A introdução de novas tecnologias não é rápida. Afinal, mais de 10 anos se passaram desde a criação de baterias estáveis de íon de lítio até o início da produção em massa.
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