Bez sumnje, svi bismo imali koristi od dužeg trajanja baterije u našim prijenosnim računalima, hibridima i drugim prijenosnim uređajima. Nažalost, struja litij-ionska baterija (LIB) prilično je dosegao svoj potencijal, a jedini način da povećamo vrijeme rada bez napajanja u našim prijenosnim uređajima jest izrada većih baterija. Međutim, to teško da je izvedivo rješenje u industriji u kojoj je lakša i tanja oprema vrlo poželjna. Trebamo nešto novo; način da značajno povećate kapacitet pohrane bez potrebe za izradom većih uređaja za pohranu energije.
Preporučeni videozapisi
Nedavno je Pacifički sjeverozapadni nacionalni laboratorij Ministarstva energetike došao s novim zaokretom na litij-ionskoj bateriji koja navodno može pohraniti "najmanje" dvostruko više energije od konvencionalne hibridne ili laptop baterije. U ovom slučaju, metoda uključuje upotrebu silicija nalik spužvi. Učinjeni su i drugi predloženi "proboji" poboljšanja baterije, ali oni se mogu dogoditi, ali i ne moraju, i u najboljem su slučaju daleko godinama. Međutim, ovaj nije samo vrlo uvjerljiv, već je i relativno bezbolan za postavljanje.
Zašto silicij?
Trenutno gotovo svi LIB-ovi koriste grafitne elektrode za pohranjivanje i pražnjenje energije. Ovi konvencionalni LIB-ovi pohranjuju samo 10 puta manje energije od onoga što mogu elektrode na bazi silicija. Iako su matematičke formule složene, u savršenom svijetu baterija na bazi silicija bi vam tada dala 10 puta više energije. Međutim, s obzirom na sve ostalo što zahtijeva razmatranje, kao što je kemija baterije, silicijske elektrode (ponekad zvane anodas) može udvostručiti ili možda utrostručiti kapacitet pohrane energije u odnosu na trenutni standard.
Problem s korištenjem silicija u prošlosti bio je taj što bi apsorbirao previše litij-iona (potrebni su za pohranjivanje i pomoć u stvaranju energije), često šireći čak 400 posto mase tijekom punjenje. To je, kao što možete zamisliti, uzrokovalo razne probleme, uključujući (ali ne ograničavajući se na) lomljenje kućišta baterije. Bilo je jednostavno neizvodljivo - sve dok Nacionalni laboratorij Pacific Northwest National Laboratory Ministarstva energetike nije došao do silicijske elektrode nazvane "mezoporozna silicijska spužva” koja se širi za samo održivih 30 posto.
Jednostavnim rječnikom rečeno, mezoporozna silikonska spužva je komad silicija s rupama. Kada apsorbira litijeve ione, umjesto da se širi prema van, silicij povećava svoju masu ispunjavajući rupe. S ograničenjem ekspanzije od 30 posto, elektroda na bazi silicija sadrži koncentraciju energije od oko 750 mAh po gramu, ili otprilike dvostruko više od elektroda na bazi grafita. Osim toga, silikonske elektrode su se pokazale otpornima - prototip baterije zadržao je 80 posto svog kapaciteta nakon 1000 punjenja.
Kada ćemo vidjeti ove nove baterije?
Sljedeći logičan korak Pacific Northwest National Laboratory Ministarstva energetike bio bi izgradnja većeg prototipa - možda nečeg dovoljno velikog da napaja uobičajeni mobilni uređaj. U međuvremenu, dok čekamo da vladini znanstvenici nastave razvijati tehnologiju, startup tvrtka iz Silicijske doline pod imenom "Amprius” trenutno radi na njihovom razvoju i komercijalizaciji.
Doduše, Ampriusove stope apsorpcije litij-ionske energije na bazi silicija puno su niže (samo 10-50 posto više pohrane energije od grafita), ali do sada Rezultati su bili dovoljno ohrabrujući da sugeriraju da bi silicij vrlo dobro mogao igrati važnu ulogu u napajanju naših mobilnih računalnih uređaja – i, možda uskoro.
Preporuke urednika
- Kako brinuti o bateriji prijenosnog računala i produžiti joj vijek trajanja
Nadogradite svoj životni stilDigitalni trendovi pomažu čitateljima da prate brzi svijet tehnologije sa svim najnovijim vijestima, zabavnim recenzijama proizvoda, pronicljivim uvodnicima i jedinstvenim brzim pregledima.
