Без сомнения, мы все выиграем от увеличения времени автономной работы наших ноутбуков, гибридов и других портативных устройств. К сожалению, нынешний литий-ионный аккумулятор (LIB) в значительной степени раскрыл свой потенциал, и единственный способ увеличить время автономной работы наших портативных устройств — это сделать батареи большего размера. Однако это вряд ли работоспособное решение в отрасли, где очень желательно более легкое и компактное оборудование. Нам нужно что-то новое; способ значительно увеличить емкость хранилища без необходимости создания более крупных устройств хранения энергии.
Рекомендуемые видео
Недавно Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория Министерства энергетики США придумали новый вариант литий-ионной батареи, которая, как сообщается, может хранить «как минимум» в два раза больше энергии, чем обычная гибридная батарея или батарея для ноутбука. В этом случае метод предполагает использование губчатого кремния. Были сделаны и другие предлагаемые «прорывы» в улучшении аккумуляторов, но они могут произойти, а могут и не произойти, и в лучшем случае это произойдет через несколько лет. Однако этот вариант не только весьма правдоподобен, но и относительно безболезненн в применении.
Почему кремний?
В настоящее время почти все ЛИА используют графитовые электроды для хранения и разряда энергии. Эти традиционные ЛИА хранят в 10 раз меньше энергии, чем способны электроды на основе кремния. Хотя математические формулы сложны, в идеальном мире кремниевая батарея даст вам в 10 раз больше энергии. Однако, учитывая все остальное, что требует рассмотрения, например химический состав аккумуляторов, кремниевые электроды (иногда называемые анодs) может удвоить или, возможно, утроить емкость накопителя энергии по сравнению с текущим стандартом.
Проблема с использованием кремния в прошлом заключалась в том, что он поглощал слишком много ионов лития. (они необходимы для хранения и выработки энергии), часто увеличиваясь в массе на 400 процентов во время зарядка. Как вы можете себе представить, это вызвало всевозможные проблемы, включая (но не ограничиваясь) разрушение корпуса батареи. Это было просто неосуществимо, пока Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория Министерства энергетики не разработала кремниевый электрод, получивший название «мезопористая кремниевая губка», что увеличится лишь на реальные 30 процентов.
Говоря простым языком, мезопористая кремниевая губка представляет собой кусок кремния, перфорированный отверстиями. Поглощая ионы лития, кремний не расширяется наружу, а увеличивает свою массу, заполняя дырки. С пределом расширения 30 процентов электрод на основе кремния содержит концентрацию энергии около 750 мАч на грамм, что примерно в два раза больше, чем у электродов на основе графита. Кроме того, кремниевые электроды доказали свою надежность: прототип батареи сохранил 80 процентов своей емкости после 1000 зарядок.
Когда мы увидим эти новые батареи?
Следующим логическим шагом Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США станет создание более крупного прототипа — возможно, чего-то достаточно большого, чтобы питать обычное мобильное устройство. Тем временем, пока мы ждем, пока правительственные ученые продолжат разработку этой технологии, в Кремниевой долине появляется стартап под названием «Амприус» в настоящее время также работает над их разработкой и коммерциализацией.
Конечно, скорость поглощения энергии литий-ионными батареями Amprius на основе кремния намного ниже (всего на 10-50 процентов больше энергии, чем графит), но пока Результаты оказались достаточно обнадеживающими, чтобы предположить, что кремний вполне может играть важную роль в обеспечении питания наших мобильных вычислительных устройств – и, возможно, скоро.
Рекомендации редакции
- Как ухаживать за аккумулятором ноутбука и продлить его жизнь
Обновите свой образ жизниDigital Trends помогает читателям быть в курсе быстро меняющегося мира технологий благодаря всем последним новостям, забавным обзорам продуктов, содержательным редакционным статьям и уникальным кратким обзорам.
