Gąbczasty krzem może znacznie wydłużyć żywotność baterii laptopa

Bez wątpienia wszyscy skorzystalibyśmy na dłuższej żywotności baterii w naszych laptopach, urządzeniach hybrydowych i innych urządzeniach przenośnych. Niestety prąd bateria litowo-jonowa (LIB) w dużej mierze osiągnął swój potencjał, a jedynym sposobem na wydłużenie czasu pracy naszych urządzeń przenośnych bez zasilania jest wyprodukowanie większych baterii. Jednak nie jest to wykonalne rozwiązanie w branży, w której bardzo pożądany jest lżejszy i cieńszy sprzęt. Potrzebujemy czegoś nowego; sposób na znaczne zwiększenie pojemności magazynowania bez konieczności budowy większych urządzeń magazynujących energię.

Polecane filmy

Niedawno, Laboratorium Krajowe Departamentu Energii Pacific Northwest wymyślił nową wersję baterii litowo-jonowej, która według doniesień może przechowywać „co najmniej” dwa razy więcej energii niż konwencjonalna bateria hybrydowa lub bateria do laptopa. W tym przypadku metoda polega na zastosowaniu silikonu przypominającego gąbkę. Dokonano innych proponowanych „przełomów” w ulepszaniu akumulatorów, ale mogą one nastąpić lub nie, a w najlepszym przypadku miną lata. Jednak ten sposób jest nie tylko wysoce prawdopodobny, ale także stosunkowo bezbolesny w zastosowaniu.

Dlaczego silikon?

Obecnie prawie wszystkie LIB wykorzystują elektrody grafitowe do magazynowania i rozładowywania energii. Te konwencjonalne LIB przechowują zaledwie 10 razy mniej energii niż elektrody na bazie krzemu. Chociaż wzory matematyczne są złożone, w idealnym świecie bateria krzemowa zapewniłaby 10 razy większą moc. Jednakże biorąc pod uwagę wszystko inne, co wymaga rozważenia, takie jak skład chemiczny akumulatora, elektrody krzemowe (czasami nazywane anodas) może podwoić, a nawet potroić zdolność magazynowania energii w porównaniu z obecnym standardem.

W przeszłości problemem związanym ze stosowaniem krzemu było to, że pochłaniał on zdecydowanie za dużo jonów litu (są potrzebne do magazynowania i wytwarzania energii), często zwiększając swoją masę aż o 400 procent ładowanie. Jak można sobie wyobrazić, spowodowało to wszelkiego rodzaju problemy, w tym (ale nie wyłącznie) pękanie obudowy akumulatora. Było to po prostu niewykonalne — dopóki Narodowe Laboratorium Pacific Northwest Departamentu Energii nie wynalazło elektrody krzemowej nazwanej „mezoporowata gąbka silikonowa”, która rośnie jedynie o realne 30 procent.

W uproszczeniu mezoporowata gąbka silikonowa to kawałek silikonu perforowany z otworami. Absorbując jony litu, zamiast rozszerzać się na zewnątrz, krzem zwiększa swoją masę, wypełniając dziury. Przy 30-procentowym limicie rozszerzalności elektroda krzemowa zawiera koncentrację energii około 750 mAh na gram, czyli mniej więcej dwa razy więcej niż elektrody na bazie grafitu. Ponadto elektrody krzemowe okazały się odporne – prototypowy akumulator zachował 80 procent swojej pojemności po 1000 ładowań.

Kiedy zobaczymy te nowe baterie?

Następnym logicznym krokiem w Laboratorium Narodowym Pacific Northwest Departamentu Energii byłoby zbudowanie większego prototypu – być może czegoś wystarczająco dużego, aby zasilić popularne urządzenie mobilne. W międzyczasie, gdy czekamy, aż rządowi naukowcy będą kontynuować rozwój technologii, start-up z Doliny Krzemowej o nazwie „Amprius” obecnie pracuje nad ich rozwojem i komercjalizacją.

To prawda, że ​​współczynniki absorpcji energii przez krzemowo-jonowy litowo-jonowy Amprius są znacznie niższe (tylko 10–50 procent więcej magazynowania energii niż grafit), ale jak dotąd wyniki były na tyle zachęcające, że sugerują, że krzem może odegrać ważną rolę w zasilaniu naszych mobilnych urządzeń komputerowych – i być może Wkrótce.

Zalecenia redaktorów

  • Jak dbać o baterię laptopa i przedłużyć jej żywotność

Ulepsz swój styl życiaDigital Trends pomaga czytelnikom śledzić szybko rozwijający się świat technologii dzięki najnowszym wiadomościom, zabawnym recenzjom produktów, wnikliwym artykułom redakcyjnym i jedynym w swoim rodzaju zajawkom.