Kahtlemata saaksime kõik kasu oma sülearvutite, hübriidide ja muude kaasaskantavate seadmete pikemast aku kasutusajast. Kahjuks praegune liitium-ioonaku (LIB) on oma potentsiaali peaaegu saavutanud ja ainus viis meie kaasaskantavate seadmete lahtiühendatud tööaega pikendada on suuremate akude valmistamine. See on aga vaevalt toimiv lahendus tööstuses, kus kergem ja lahjem varustus on väga soovitav. Me vajame midagi uut; viis salvestusmahtu märkimisväärselt suurendada ilma suuremaid energiasalvestusseadmeid valmistamata.
Soovitatud videod
Hiljuti, Energeetikaministeeriumi Vaikse ookeani loodeosa riiklik laboratoorium tõi välja liitiumioonaku uue pöörde, mis väidetavalt suudab salvestada "vähemalt" kaks korda rohkem energiat kui tavaline hübriidaku või sülearvuti aku. Sel juhul hõlmab meetod käsnataolise räni kasutamist. Muud kavandatud aku täiustamise "läbimurded" on tehtud, kuid need võivad juhtuda, kuid ei pruugi juhtuda ja on parimal juhul aastate kaugusel. Kuid see pole mitte ainult väga usutav, vaid ka suhteliselt valutu kasutusele võtta.
Miks räni?
Praegu kasutavad peaaegu kõik LIB-id energia salvestamiseks ja tühjendamiseks grafiitelektroode. Need tavalised LIB-d salvestavad vaid 10 korda vähem energiat kui ränipõhised elektroodid. Kuigi matemaatilised valemid on keerulised, annaks ränipõhine aku täiuslikus maailmas teile 10 korda suurema toiteallika. Arvestades aga kõike muud, mis vajab arvestamist, nagu aku keemia, ränielektroodid (mõnikord nn. anoods) võib kahekordistada või võib-olla kolmekordistada energiasalvestusmahtu võrreldes praeguse standardiga.
Räni kasutamise probleem minevikus on olnud see, et see absorbeeris liiga palju liitiumioone (neid on vaja energia salvestamiseks ja tootmiseks), mille mass laieneb sageli koguni 400 protsenti laadimine. See, nagu võite ette kujutada, põhjustas igasuguseid probleeme, sealhulgas (kuid mitte ainult) aku korpuse purunemist. See oli lihtsalt töötamatu - kuni energeetikaministeeriumi Vaikse ookeani loodeosa riiklik laboratoorium tuli välja ränielektroodiga, mille nimi oli "mesopoorsest räni käsn”, mis laieneb vaid 30 protsenti.
Lihtsamalt öeldes on mesopoorne ränikäsn aukudega perforeeritud ränitükk. Liitiumioonide neelamisel, mitte väljapoole paisumisel, suurendab räni oma massi, täites auke. 30-protsendilise paisumispiiriga sisaldab ränipõhine elektrood energiakontsentratsiooni umbes 750 mAh grammi kohta ehk ligikaudu kaks korda rohkem kui grafiidipõhistel elektroodidel. Lisaks on ränielektroodid osutunud vastupidavaks – prototüübi aku säilitas pärast 1000 laadimist 80 protsenti oma mahust.
Millal me neid uusi akusid näeme?
Energeetikaministeeriumi Vaikse ookeani loodeosa riikliku labori järgmine loogiline samm oleks ehitada suurem prototüüp - võib-olla midagi piisavalt suurt, et toita tavalist mobiilseadet. Samal ajal, kui ootame, kuni valitsuse teadlased jätkavad tehnoloogia arendamist, on Silicon Valley idufirma nimega "Amprius” tegeleb praegu ka nende arendamise ja kommertsialiseerimisega.
Tõsi, Ampriuse ränipõhise liitiumiooni energia neeldumismäär on palju madalam (ainult 10–50 protsenti rohkem energiat salvestab kui grafiit), kuid siiani on tulemused on olnud piisavalt julgustavad, et oletada, et räni võib väga hästi mängida olulist rolli meie mobiilsete arvutiseadmete toitel – ja võib-olla varsti.
Toimetajate soovitused
- Kuidas oma sülearvuti aku eest hoolitseda ja selle eluiga pikendada
Uuenda oma elustiiliDigitaalsed suundumused aitavad lugejatel hoida silma peal kiirel tehnikamaailmal kõigi viimaste uudiste, lõbusate tooteülevaadete, sisukate juhtkirjade ja ainulaadsete lühiülevaadetega.
