Yeni teknolojiler hangi görevleri çözer?
Lityum-iyon teknolojisinin oluşturulması için üç bilim adamı aldı
Elektrikli araçlar ve depolar için pillerin geliştirilmesiteknoloji ve uzay endüstrisi çok daha hızlı gelişiyor. Kitlesel pazarda da teknolojik bir atılım gerçekleşecek, ancak bunun için mobil ekipman üreticilerinin katma değerin temel unsuru olarak cihaz özerkliğini seçmesi gerekiyor. Ancak bekleyiş uzun sürecek. Uluslararası Enerji Ajansı, lityum pillerin önümüzdeki yıllarda da baskın teknoloji olarak kalacağını tahmin ediyor. Yeni gelişmelerin 2025'ten önce pazara girmesi öngörülüyor. Ancak gelecekteki değişikliklerin temeli şimdi atılıyor; ana eğilimler hızlı şarj teknolojisi, boyutların küçültülmesi ve pil ömrünün artırılmasıyla ilgili.
Hızlı şarj için başlangıçlar
Hızlı şarj teknolojisinin üç anamoment: yük algoritmaları, enerji parametreleri ve iletken kesiti. Mobil teknolojiden bahsediyorsak, şarj edilmesi çeşitli konektörler ve kablolar anlamına gelmez. Type-C endüstri standardı haline geldi, bu nedenle Power Delivery ve Quick Charge gibi şarj algoritmaları öne çıkıyor.
Başlıca görevleri daha fazlasının transferini sağlamaktır.izin verilen akım gücünü aşmadan aynı telden geçen enerji miktarı (3 A'ya kadar). Ancak cihaz şarj sırasında aşırı ısınmamalıdır, bu nedenle bugün yalnızca şarj voltajını artırmaya değil, aynı zamanda gücü kademeli olarak azaltan özel algoritmalar geliştirmeye de odaklanırlar (pil şarj seviyesini geri yükledikçe). Ayrıca hızlı şarj teknolojisi, tüketicinin belirli bir üreticinin ekosistemine "bağlanmasını" sağlayan noktalardan biri haline geliyor.
Kanadalı başlangıç GB pilleri çözmeye çalışıyoryapay zeka kullanarak şarjı hızlı bir şekilde yenileme görevi. Sürekli değişen akımın ardışık mikro darbeleri sayesinde hızlı şarj gerçekleşir. Şarj istasyonlarında yerleşik akıllı algoritmalar vardır: Bir sonraki darbenin ne zaman gönderileceğini tam olarak belirler ve pillere zarar vermemek için voltaj seviyesini belirlerler. Teknolojinin mevcut nesil lityum iyon pillerle birleştirilmesi planlanıyor. Fikir sayesinde elektrikli otomobillerin pillerinin 5-10 dakika içinde şarjı doldurması planlanıyor. Kanadalılar diğer ekipmanlar için şarj istasyonları geliştiriyor.
Hızlı şarj teknolojisi sunar veİsrail başlangıç StoreDot. Şarj cihazının çalışma şeklini değiştirmek yerine, pilin kendisinin kimyasına döndüler. Organik bileşiklerle birlikte grafit yerine kalay, germanyum ve silikon kullanılır. Elektrikli scooter'da kullanılan pil sadece beş dakika içinde yenilendi. Uzmanlar, aynı hızda şarj olabilen bir telefon pili geliştiriyorlar. Girişimin yatırımcıları arasında Mercedes Daimler ve Samsung bulunuyor. Bununla birlikte, yine, soru fiyatta - başlangıçta piller kesinlikle ucuz olmayacak.
Süper İnce Piller Umut Veren Başlangıçlar
Lityum pillerden bahsedersek, o zaman göreviYaklaşık 1 mm kalınlığında bir pil üretmek oldukça uygundur. Ancak kapasitenin korunması gerekliyse, pildeki aktif maddenin fiziksel hacmi değişmeden kalmalıdır. Sonuç, ince ama çok geniş bir pildir. Aynı zamanda, cihazın enerji verimliliği göstergeleri, standart "muadillerinden" daha düşük olacaktır.
Bu nedenle ultra ince lityum piller talep edilmektediryalnızca belirli enstrümantasyon alanlarında. Kitlesel pazar söz konusu olduğunda, kompakt cihazlar her zaman talep görmektedir. Örneğin, federal dağıtım ağı Energon'un harici pilleri doğrultusunda, Revolter 5000 modeli yalnızca 5 mm kalınlığındadır ve bu boyutlar tüketiciler tarafından zaten süper ince bir format olarak algılanmaktadır.
Tasarruf edecek teknolojiler arasındaküçülürken pil kapasitesi - Japonya'dan başlatılan Örneğin, 3Dom (2014'te Tokyo Üniversitesi'nde ortaya çıkan bir başlangıç). 2022 yılına kadar planlar, aynı boyutlara sahip modern lityum iyon pillerden daha verimli olan lityum metal pillerin üretimini içeriyor.
Japon teknolojisi karbonun değiştirilmesine dayanıyormetal lityum için malzemeler. Bu tür kimya daha yüksek enerji yoğunluğu sağlar ancak aynı zamanda kısa devre ve yangın riski de artar.
Başlangıçlar: uzun ömür için
Mevcut birçok elektrot malzemesi vardır,olağanüstü döngü kararlılığı sağlar - örneğin, LTO veya NMC. Ancak maliyet nedeniyle, bu tür piller genel tüketici pazarı için mevcut değildir. Ve şu ana kadar durumun yakında değişeceğine dair herhangi bir ön koşul yok.
Ancak değişiklikler oluyor - sadece sahada değilcihazların kimyası, aynı zamanda kontrolörler, şarj yönetimi, cihazların enerji verimliliği. Birlikte çalışarak pillerin ömrünü önemli ölçüde uzatırlar. Cesur vaatleri seven Elon Musk bile, lityum iyon pilleri iyileştirmenin ve tamamen yeni teknolojiler aramamanın daha umut verici olduğunu kabul etti.
Gelecek yeni teknolojiler arasındaPahalı metallerin ucuz ve yaygın olarak kullanılan maddelerle değiştirildiği pilleri piyasaya sunuyoruz. Örneğin, Amerikalı startup Conamix, Kongo'da çıkarılan bir element olan kobaltı ortadan kaldırmayı vaat ediyor. Bu cumhuriyetin hükümeti sürekli olarak hammadde vergisini artırıyor. Mevcut gelişmeler, elektrikli araç akülerindeki bu metalin içeriğini %20'den %4'e düşürecek.
Piller gelecek vaat eden teknolojilerin gelişimini nasıl engeller?
Ne yazık ki, sahada yavaş ilerlemeakümülatör pilleri birçok açıdan ilgili endüstrilerin gelişimini sınırlar. Akıllı telefonlar, dizüstü bilgisayarlar, elektrikli araçlar giderek daha teknolojik olarak "doldurulmuş" hale geliyor ve daha fazla enerji gerektiriyor. Örneğin, aktif bir akıllı telefon kullanıcısının 6-8 saat yetecek kadar pili vardır. Üstelik ortalama olarak bir Rus her gün 10-12 başvuru açıyor. Bu bağlamda, akıllı telefon geliştiricileri enerji tasarrufu sağlayan programları seçiyor. Bazı üreticiler uygulamaları varsayılan olarak bellenime yerleştirirken, diğerleri seçimi kullanıcıya bırakıyor - indirmeyi teklif ediyorlar. Verimli piller bulunursa, programları kullanma olasılıkları artacaktır.
Diğer bir yön ise güneş enerjisidir.Çoğu kurulum çok fazla yer kaplar ve pahalıdır. Bilinen bir gerçektir: Güneş enerjisi sistemlerinin kurulum maliyetlerinin aslan payı, enerji depolayacak pillerin satın alınmasıyla ilişkilidir. Bu nedenle daha ucuz ve enerji açısından daha verimli depolama, yeşil teknolojilerin önemli ölçüde daha fazla benimsenmesine olanak sağlayacaktır.
Verimli enerji depolama arayışı gerçekleşir vegüneş enerjisi alanında. Örneğin, Stanford Üniversitesi'ndeki araştırmacılar bir alternatif öneriyor - biyolojik sistemlerin kullanımı. Teknoloji, Methanococcus maripaludis bakterisi kullanılarak metan ekstraksiyonunu içerir. Ardından mevcut altyapı sayesinde elektriğe çevrilmesi planlanıyor.
Görünümü engelleyen çeşitli nedenler varyeni, daha verimli piller. Bunlardan biri, geliştirmenin son derece yüksek maliyetidir. Lux Research'e göre, bir startup'ın enerji depolama ve taşıma alanında yeni çözümler bulmaya odaklanmasını sağlamak için sekiz yılda ortalama 40 milyon dolar gerekiyor. Örneğin Japon şirketi New Energy & Endüstriyel Teknoloji Geliştirme Örgütü, yeni bir pil türü yaratmak için 90 milyon kaynak ayırdı. Ancak çoğu zaman startup'lar finansman aramak zorunda kalıyor. Örneğin StoreDot kitlesel fonlamaya yöneldi ve 6,25 milyon dolarlık yatırım çekmeyi başardı.
Yeni gelişmelerin tekrarlanması daha pahalıya mal olacakpahalı. Yeni bir üretim hattı oluşturmak ve ilgili sorunları tek başına çözmek için yaklaşık 500 milyon dolar gerektiği tahmin ediliyor, bu nedenle mucize gibi görünen teknolojiler her zaman hızlı bir şekilde geliştirilmiyor.
Yeni teknolojilerin tanıtımı hızlı değil. Nitekim, istikrarlı lityum iyon pillerin yaratılmasının ardından seri üretime başlanmasından bu yana 10 yıldan fazla bir süre geçti.
Ayrıca bakınız:
Yeryüzünde termonükleer reaktör oluşturmak mümkündür. Sonuçlar ne olacak?
Kıyamet buzulu bilim adamlarının sandığından daha tehlikeli çıktı. Ana şeyi söyleriz
Hastalığın 3. gününde, COVID-19 hastalarının çoğu koku alma duyusunu kaybeder ve sıklıkla burun akıntısı çekerler