Kétségtelen, hogy mindannyiunk számára előnyös lenne laptopjaink, hibridjeink és más hordozható eszközeink hosszabb akkumulátor-üzemideje. Sajnos a jelenlegi lítium-ion akkumulátor (LIB) nagyjából elérte a benne rejlő lehetőségeket, és az egyetlen módja annak, hogy megnöveljük hordozható eszközeink kihúzott működési idejét, ha nagyobb akkumulátorokat készítünk. Ez azonban aligha működőképes megoldás egy olyan iparágban, ahol a könnyebb és karcsúbb felszerelés nagyon kívánatos. Kell valami új; módja annak, hogy jelentősen megnöveljük a tárolási kapacitást anélkül, hogy nagyobb energiatároló eszközöket kellene készíteni.
Ajánlott videók
Nemrég a Az Energiaügyi Minisztérium Pacific Northwest Nemzeti Laboratóriuma új csavarral rukkolt elő a lítium-ion akkumulátoron, amely állítólag „legalább” kétszer annyi energiát képes tárolni, mint egy hagyományos hibrid vagy laptop akkumulátor. Ebben az esetben a módszer szivacsszerű szilícium használatát foglalja magában. Más javasolt akkumulátor-javítási „áttörések” is megtörténtek, de ezek megtörténhetnek, de lehet, hogy nem, és legjobb esetben is évek múlva vannak. Ez azonban nem csak nagyon valószínű, de viszonylag fájdalommentesen is telepíthető.
Miért szilícium?
Jelenleg szinte minden LIB grafitelektródát használ az energia tárolására és kisütésére. Ezek a hagyományos LIB-k mindössze 10-szer kevesebb energiát tárolnak, mint amennyire a szilícium alapú elektródák képesek. Míg a matematikai képletek bonyolultak, egy tökéletes világban egy szilícium alapú akkumulátor tízszeres tápellátást biztosítana. Tekintettel azonban minden másra, ami megfontolást igényel, mint például az akkumulátor kémiája, a szilíciumelektródák (néha ún. anóds) megduplázhatja, esetleg háromszorosára növelheti az energiatároló kapacitást a jelenlegi szabványhoz képest.
A múltban a szilícium használatának problémája az volt, hogy túl sok lítium-iont nyel el (az energia tárolásához és előállításához szükségesek), tömegük gyakran akár 400 százalékra is kitágul közben töltés. Ez, ahogy elképzelhető, mindenféle problémát okozott, beleértve (de nem kizárólagosan) az akkumulátorház repedését. Egyszerűen kivitelezhetetlen volt – egészen addig, amíg az Energiaügyi Minisztérium Csendes-óceáni északnyugati nemzeti laboratóriuma nem talált ki egy szilíciumelektródát, amelyet „mezopórusos szilícium szivacs”, amely csak életképes 30 százalékkal bővül.
Egyszerűen fogalmazva, a mezopórusos szilícium szivacs egy lyukakkal perforált szilíciumdarab. A lítium-ionok elnyelésekor a szilícium ahelyett, hogy kifelé tágulna, a lyukak kitöltésével növeli tömegét. A 30 százalékos tágulási határ mellett a szilícium alapú elektróda körülbelül 750 mAh/g energiakoncentrációt tartalmaz, ami nagyjából kétszerese a grafit alapú elektródáknak. Ezenkívül a szilícium elektródák rugalmasnak bizonyultak – a prototípus akkumulátor 1000 töltés után is megőrizte kapacitásának 80 százalékát.
Mikor láthatjuk ezeket az új akkumulátorokat?
Az Energiaügyi Minisztérium Csendes-óceáni északnyugati nemzeti laboratóriumának következő logikus lépése egy nagyobb prototípus építése lenne – talán valami elég nagy ahhoz, hogy egy mainstream mobileszközt is működtessen. Miközben arra várunk, hogy a kormány tudósai továbbfejlesszék a technológiát, egy szilícium-völgyi startup cég, melynek neve „Amprius” jelenleg is dolgozik ezek fejlesztésén és kereskedelmi forgalomba hozatalán.
Igaz, az Amprius szilícium alapú lítium-ion energiaelnyelési aránya jóval alacsonyabb (csak 10-50 százalékkal több energiát tárol, mint a grafité), de eddig a az eredmények elég biztatóak ahhoz, hogy azt sugallják, hogy a szilícium nagyon fontos szerepet játszhat mobil számítástechnikai eszközeink energiaellátásában – és talán hamar.
Szerkesztői ajánlások
- Hogyan ápolja laptopja akkumulátorát és hosszabbítsa meg élettartamát
Frissítse életmódjátA Digital Trends segítségével az olvasók nyomon követhetik a technológia rohanó világát a legfrissebb hírekkel, szórakoztató termékismertetőkkel, éleslátó szerkesztőségekkel és egyedülálló betekintésekkel.
