Ce sarcini rezolvă noile tehnologii?
Pentru crearea tehnologiei litiu-ion, trei oameni de știință au primit
Dezvoltare baterii pentru vehicule electrice, depozittehnologia și industria spațială se întâmplă mult mai repede. O descoperire tehnologică va avea loc și pe piața de masă, dar pentru aceasta, producătorii de echipamente mobile trebuie să aleagă autonomia dispozitivului ca element cheie de valoare adăugată. Cu toate acestea, așteptarea va fi lungă. Agenția Internațională pentru Energie estimează că bateriile cu litiu vor rămâne tehnologia dominantă în următoarele decenii. Se preconizează că noi dezvoltări vor intra pe piață nu mai devreme de 2025. Însă acum se pun bazele schimbărilor viitoare, principalele tendințe sunt legate de tehnologia de încărcare rapidă, reducerea dimensiunilor și creșterea duratei de viață a bateriei.
Start-uri pentru încărcare rapidă
Tehnologia de încărcare rapidă are trei principalemoment: algoritmi de încărcare, parametrii energetici și secțiunea transversală a conductorului. Dacă vorbim despre tehnologia mobilă, atunci încărcarea acesteia nu implică o varietate de conectori și cabluri. Tipul C a devenit standardul industriei, așa că algoritmi de încărcare precum Power Delivery și Quick Charge sunt pe primul plan.
Sarcina lor principală este de a asigura transferul a mai multcantitatea de energie prin același fir, fără a depăși puterea de curent admisă (până la 3 A). Dar dispozitivul nu trebuie să se supraîncălzească în timpul încărcării, așa că astăzi se concentrează nu numai pe creșterea tensiunii de încărcare, ci și pe dezvoltarea algoritmilor speciali care reduc treptat puterea (pe măsură ce bateria restabilește nivelul de încărcare). În plus, tehnologia de încărcare rapidă devine unul dintre punctele care asigură „legarea” consumatorului de ecosistemul unui anumit producător.
Startup-ul canadian GBatteries încearcă să rezolvesarcina de a umple rapid sarcina folosind inteligența artificială. Încărcarea rapidă are loc datorită micro-impulsurilor succesive ale unui curent în continuă schimbare. Există algoritmi inteligenți încorporați în stațiile de încărcare: determină exact când trebuie trimis următorul impuls și determină nivelul de tensiune pentru a nu deteriora bateriile. Tehnologia este planificată să fie combinată cu generația actuală de baterii litiu-ion. Este planificat ca datorită ideii, bateriile mașinilor electrice să poată alimenta încărcătura în 5-10 minute. Canadienii dezvoltă și stații de încărcare pentru alte echipamente.
Tehnologia de încărcare rapidă oferă șiStartup israelian StoreDot. În loc să modifice modul în care funcționează încărcătorul, ei au apelat la chimia bateriei în sine. În loc de grafit, staniu, germaniu și siliciu sunt utilizate în combinație cu compuși organici. Bateria utilizată în scuterul electric a fost alimentată în doar cinci minute. Experții dezvoltă o baterie de telefon care se poate reîncărca la fel de repede. Investitorii startup-ului includ Mercedes Daimler și Samsung. Cu toate acestea, din nou, întrebarea se află în preț - inițial bateriile nu vor fi cu siguranță ieftine.
Startup-uri care promit baterii foarte subțiri
Dacă vorbim despre bateriile cu litiu, atunci sarcinaproducerea unei baterii cu grosimea de aproximativ 1 mm este destul de fezabilă. Dar dacă este necesar să se mențină capacitatea, volumul fizic al substanței active din baterie trebuie să rămână neschimbat. Rezultatul este o baterie subțire, dar foarte largă. În același timp, indicatorii de eficiență energetică ai dispozitivului vor fi mai mici decât cei ai „omologilor” săi standard.
Prin urmare, bateriile ultra-subțiri cu litiu sunt solicitatenumai în domenii specifice instrumentării. Când vine vorba de piața de masă, dispozitivele compacte sunt întotdeauna solicitate. De exemplu, în linia bateriilor externe ale rețelei de distribuție federale Energon, modelul Revolter 5000 are o grosime de doar 5 mm, iar astfel de dimensiuni sunt deja percepute de consumatori ca un format foarte subțire.
Printre tehnologiile care vor economisicapacitatea bateriei în timp ce se micșorează - porniri din Japonia. De exemplu, 3Dom (un startup care a apărut în 2014 la Universitatea din Tokyo). Până în 2022, planurile includ producția de baterii litiu-metalice, care, cu aceleași dimensiuni, sunt mai eficiente decât bateriile moderne litiu-ion.
Tehnologia japoneză se bazează pe înlocuirea carbonuluimateriale pentru metal litiu. O astfel de chimie oferă o densitate de energie mai mare, dar în același timp crește riscul de scurtcircuite și incendii.
Startup-uri: pentru o viață lungă
Există multe materiale disponibile pentru electrozi,asigurând o stabilitate remarcabilă la ciclism - de exemplu, LTO sau NMC. Dar, din cauza costului, astfel de baterii nu sunt disponibile pentru piața generală de consum. Și până acum nu există condiții prealabile pentru ca situația să se schimbe în curând.
Dar au loc schimbări - nu numai pe terenchimia dispozitivelor, dar și a controlerelor, gestionarea încărcăturii, eficiența energetică a dispozitivelor. Lucrând în combinație, acestea extind semnificativ durata de viață a bateriilor. Chiar și Elon Musk, care iubește promisiunile îndrăznețe, a recunoscut că este mai promițător să îmbunătățim bateriile litiu-ion și să nu căutăm tehnologii complet noi.
Printre noile tehnologii care vinoferă pieței baterii în care metalele scumpe sunt înlocuite cu substanțe ieftine și comune. De exemplu, startup-ul american Conamix promite să elimine cobaltul, un element exploatat în Congo. Guvernul acestei republici crește în mod constant impozitul pe materiile prime. Evoluțiile actuale vor reduce conținutul acestui metal în bateriile vehiculelor electrice de la 20% la 4%.
Modul în care bateriile împiedică dezvoltarea tehnologiilor promițătoare
Din păcate, progres lent în domeniuacumulatorii acumulatori limitează în multe privințe dezvoltarea industriilor conexe. Smartphone-urile, laptopurile, vehiculele electrice devin din ce în ce mai „umplute” tehnologic și necesită din ce în ce mai multă energie. De exemplu, un utilizator activ de smartphone are o durată de viață a bateriei de 6-8 ore. Mai mult, în medie, un rus deschide zilnic 10-12 aplicații. În acest sens, dezvoltatorii de smartphone-uri selectează programe de economisire a energiei. Unii producători încorporează aplicații în firmware în mod implicit, în timp ce alții lasă alegerea în sarcina utilizatorului - oferă să le descarce. Dacă devin disponibile baterii eficiente, posibilitățile de utilizare a programelor vor crește.
O altă direcție este energia solară.Majoritatea instalațiilor ocupă mult spațiu și sunt costisitoare. Este un fapt cunoscut: partea leului din costurile implementării sistemelor solare este asociată cu achiziționarea de baterii care vor stoca energie. Prin urmare, stocarea mai ieftină și mai eficientă din punct de vedere energetic ar permite adoptarea semnificativ mai mare a tehnologiilor verzi.
Se caută stocarea eficientă a energiei șiîn domeniul energiei solare. De exemplu, cercetătorii de la Universitatea Stanford sugerează o alternativă - utilizarea sistemelor biologice. Tehnologia implică extragerea metanului folosind bacteria Methanococcus maripaludis. Se planifică apoi transformarea în energie electrică datorită infrastructurii existente.
Există mai multe motive care inhibă aspectulbaterii noi, mai eficiente. Unul dintre ele este costul extrem de ridicat de dezvoltare. Potrivit Lux Research, în medie, este nevoie de până la 40 de milioane de dolari în opt ani pentru a menține un startup concentrat pe găsirea de noi soluții în domeniul stocării și transportului de energie. De exemplu, compania japoneză New Energy & Organizația pentru Dezvoltarea Tehnologiei Industriale a alocat 90 de milioane pentru a crea un nou tip de baterie. Dar, de cele mai multe ori, startup-urile trebuie să caute finanțare. De exemplu, StoreDot a apelat la crowdfunding și a reușit să atragă 6,25 milioane de dolari în investiții.
Replicarea noilor dezvoltări va costa mai multmai scump. Se estimează că sunt necesare aproximativ 500 de milioane de dolari pentru a crea o nouă linie de producție și pentru a rezolva singur problemele conexe. Prin urmare, tehnologiile care par a fi minuni nu sunt întotdeauna dezvoltate rapid.
Introducerea noilor tehnologii este lentă. La urma urmei, au trecut mai mult de 10 ani de la crearea bateriilor stabile litiu-ion până la începutul producției în serie.
Vezi și:
Este posibil să se creeze un reactor termonuclear pe Pământ. Care vor fi consecințele?
Ghețarul Doomsday s-a dovedit a fi mai periculos decât credeau oamenii de știință. Spunem principalul lucru
În ziua a 3-a de boală, majoritatea pacienților cu COVID-19 își pierd simțul mirosului și suferă adesea de un nas curgător