Χωρίς αμφιβολία, όλοι θα επωφεληθούμε από τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας στους φορητούς υπολογιστές, τα υβριδικά και άλλες φορητές συσκευές μας. Δυστυχώς το ρεύμα μπαταρία ιόντων λιθίου (LIB) έχει σχεδόν φτάσει τις δυνατότητές του και ο μόνος τρόπος για να αυξήσουμε τον χρόνο λειτουργίας χωρίς πρίζα στις φορητές συσκευές μας είναι να φτιάξουμε μεγαλύτερες μπαταρίες. Ωστόσο, αυτή είναι ελάχιστα εφαρμόσιμη λύση σε μια βιομηχανία όπου τα ελαφρύτερα και πιο αδύνατα εργαλεία είναι πολύ επιθυμητά. Χρειαζόμαστε κάτι νέο. ένας τρόπος να αυξηθεί σημαντικά η χωρητικότητα αποθήκευσης χωρίς να χρειάζεται να κατασκευαστούν μεγαλύτερες συσκευές αποθήκευσης ενέργειας.
Προτεινόμενα βίντεο
Πρόσφατα, το Εθνικό Εργαστήριο Βορειοδυτικού Ειρηνικού του Τμήματος Ενέργειας κατέληξε σε μια νέα ανατροπή στην μπαταρία ιόντων λιθίου που φέρεται να μπορεί να αποθηκεύσει «τουλάχιστον» διπλάσια ενέργεια από μια συμβατική υβριδική μπαταρία ή μπαταρία φορητού υπολογιστή. Σε αυτή την περίπτωση, η μέθοδος συνεπάγεται τη χρήση πυριτίου που μοιάζει με σφουγγάρι. Έχουν γίνει και άλλες προτεινόμενες «καινοτομίες» για τη βελτίωση της μπαταρίας, αλλά μπορεί να συμβούν ή να μην συμβούν, και στην καλύτερη περίπτωση απέχουν χρόνια. Ωστόσο, αυτό δεν είναι μόνο πολύ εύλογο, αλλά και σχετικά ανώδυνο στην ανάπτυξη.
Γιατί πυρίτιο;
Επί του παρόντος, σχεδόν όλα τα LIB χρησιμοποιούν ηλεκτρόδια γραφίτη για την αποθήκευση και την εκφόρτιση ενέργειας. Αυτά τα συμβατικά LIB αποθηκεύουν μόλις 10 φορές λιγότερη ενέργεια από αυτή που μπορούν να κάνουν τα ηλεκτρόδια με βάση το πυρίτιο. Ενώ οι μαθηματικοί τύποι είναι περίπλοκοι, σε έναν τέλειο κόσμο, μια μπαταρία με βάση το πυρίτιο θα σας έδινε τότε 10 φορές μεγαλύτερη παροχή ρεύματος. Ωστόσο, λαμβάνοντας υπόψη οτιδήποτε άλλο απαιτεί εξέταση, όπως η χημεία των μπαταριών, τα ηλεκτρόδια πυριτίου (μερικές φορές ονομάζονται άνοδοςs) μπορεί να διπλασιάσει ή ενδεχομένως να τριπλασιάσει την ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας σε σχέση με το τρέχον πρότυπο.
Ένα πρόβλημα με τη χρήση πυριτίου στο παρελθόν ήταν ότι απορροφούσε πάρα πολλά ιόντα λιθίου (χρειάζονται για την αποθήκευση και τη βοήθεια στην παραγωγή ενέργειας), συχνά επεκτείνονται έως και 400 τοις εκατό σε μάζα κατά τη διάρκεια φόρτιση. Αυτό, όπως μπορείτε να φανταστείτε, προκάλεσε κάθε είδους προβλήματα, συμπεριλαμβανομένου (αλλά δεν περιορίζεται σε) θραύσης του περιβλήματος της μπαταρίας. Ήταν απλώς ανέφικτο - μέχρι που το Εθνικό Εργαστήριο Βορειοδυτικού Ειρηνικού του Υπουργείου Ενέργειας βρήκε ένα ηλεκτρόδιο πυριτίου που ονομάστηκε "μεσοπορώδες σφουγγάρι πυριτίου" που επεκτείνεται μόνο κατά ένα βιώσιμο 30 τοις εκατό.
Με απλά λόγια, το μεσοπορώδες σφουγγάρι πυριτίου είναι ένα κομμάτι πυριτίου διάτρητο με τρύπες. Όταν απορροφά ιόντα λιθίου, αντί να διαστέλλεται προς τα έξω, το πυρίτιο αυξάνει τη μάζα του γεμίζοντας τις τρύπες. Με το όριο διαστολής 30 τοις εκατό, το ηλεκτρόδιο με βάση το πυρίτιο περιέχει συγκέντρωση ενέργειας περίπου 750 mAh ανά γραμμάριο, ή περίπου διπλάσια από τα ηλεκτρόδια με βάση τον γραφίτη. Επιπλέον, τα ηλεκτρόδια πυριτίου έχουν αποδειχθεί ανθεκτικά — η πρωτότυπη μπαταρία διατήρησε το 80 τοις εκατό της χωρητικότητάς της μετά από 1.000 φορτίσεις.
Πότε θα δούμε αυτές τις νέες μπαταρίες;
Το επόμενο λογικό βήμα του Εθνικού Εργαστηρίου Βορειοδυτικού Ειρηνικού του Υπουργείου Ενέργειας θα ήταν η κατασκευή ενός μεγαλύτερου πρωτοτύπου - ίσως κάτι αρκετά μεγάλο για να τροφοδοτήσει μια κύρια κινητή συσκευή. Εν τω μεταξύ, ενώ περιμένουμε τους επιστήμονες της κυβέρνησης να συνεχίσουν να αναπτύσσουν την τεχνολογία, μια startup εταιρεία της Silicon Valley με το όνομα «Amprius” αυτή τη στιγμή εργάζεται για την ανάπτυξη και εμπορευματοποίηση τους επίσης.
Ομολογουμένως, οι ρυθμοί απορρόφησης ενέργειας ιόντων λιθίου της Amprius με βάση το πυρίτιο είναι πολύ χαμηλότεροι (μόνο 10-50 τοις εκατό περισσότερη αποθήκευση ενέργειας από τον γραφίτη), αλλά μέχρι στιγμής Τα αποτελέσματα ήταν αρκετά ενθαρρυντικά για να υποδείξουν ότι το πυρίτιο θα μπορούσε πολύ καλά να παίξει σημαντικό ρόλο στην τροφοδοσία των φορητών υπολογιστικών μας συσκευών – και, ίσως σύντομα.
Συστάσεις των συντακτών
- Πώς να φροντίσετε την μπαταρία του φορητού υπολογιστή σας και να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής του
Αναβαθμίστε τον τρόπο ζωής σαςΤο Digital Trends βοηθά τους αναγνώστες να παρακολουθούν τον γρήγορο κόσμο της τεχνολογίας με όλα τα τελευταία νέα, διασκεδαστικές κριτικές προϊόντων, διορατικά editorial και μοναδικές κρυφές ματιές.
