Bezpochyby by sme všetci mali prospech z dlhšej výdrže batérie v našich notebookoch, hybridoch a iných prenosných zariadeniach. Žiaľ, aktuálne lítium-iónová batéria (LIB) do značnej miery dosiahol svoj potenciál a jediný spôsob, ako predĺžiť dobu chodu bez napájania v našich prenosných zariadeniach, je vyrobiť väčšie batérie. To je však sotva použiteľné riešenie v priemysle, kde sú veľmi žiaduce ľahšie a štíhlejšie zariadenia. Potrebujeme niečo nové; spôsob, ako výrazne zvýšiť kapacitu úložiska bez toho, aby ste museli vyrábať väčšie zariadenia na ukladanie energie.
Odporúčané videá
Nedávno, Severozápadné národné laboratórium ministerstva energetiky prišiel s novým zvratom na lítium-iónovej batérii, ktorá údajne dokáže uložiť „aspoň“ dvakrát toľko energie ako bežná hybridná batéria alebo batéria notebooku. V tomto prípade spôsob zahŕňa použitie kremíka podobného špongii. Boli urobené aj ďalšie navrhované „prelomové objavy“ v oblasti vylepšenia batérie, ale tie sa môžu, ale nemusia stať a sú prinajlepšom vzdialené roky. Toto je však nielen veľmi pravdepodobné, ale aj relatívne bezbolestné nasadenie.
Prečo kremík?
V súčasnosti takmer všetky LIB používajú grafitové elektródy na uchovávanie a vybíjanie energie. Tieto konvenčné LIB uchovávajú až 10-krát menej energie, ako sú schopné elektródy na báze kremíka. Aj keď sú matematické vzorce zložité, v dokonalom svete by vám kremíková batéria poskytla 10-násobok napájania. Avšak vzhľadom na všetko ostatné, čo si vyžaduje zváženie, ako je chémia batérie, silikónové elektródy (niekedy tzv anódas) môže zdvojnásobiť, prípadne strojnásobiť kapacitu akumulácie energie oproti súčasnému štandardu.
Problémom pri používaní kremíka v minulosti bolo, že by absorboval príliš veľa lítium-iónových iónov (sú potrebné na skladovanie a pomoc pri výrobe energie), pričom sa často rozšíria až o 400 percent hmotnosti nabíjanie. To, ako si viete predstaviť, spôsobilo všetky druhy problémov, vrátane (ale nielen) prasknutia krytu batérie. Bolo to jednoducho nefunkčné – kým tichomorské severozápadné národné laboratórium ministerstva energetiky neprišlo s kremíkovou elektródou nazvanou „mezoporézna silikónová špongia“, ktorá expanduje len o životaschopných 30 percent.
Zjednodušene povedané, mezoporézna kremíková špongia je kus kremíka s otvormi. Pri absorpcii lítnych iónov namiesto expanzie smerom von kremík zvyšuje svoju hmotnosť vyplnením otvorov. S 30-percentným limitom expanzie obsahuje elektróda na báze kremíka koncentráciu energie približne 750 mAh na gram, čo je približne dvojnásobok energie elektród na báze grafitu. Okrem toho sa silikónové elektródy ukázali ako odolné – prototyp batérie si po 1000 nabitiach zachoval 80 percent svojej kapacity.
Kedy uvidíme tieto nové batérie?
Ďalším logickým krokom tichomorského severozápadného národného laboratória ministerstva energetiky by bolo vytvorenie väčšieho prototypu – možno niečoho dostatočne veľkého na napájanie bežného mobilného zariadenia. Medzitým, kým budeme čakať na vládnych vedcov, ktorí budú pokračovať vo vývoji technológie, začína spoločnosť Silicon Valley s názvom „Amprius“, v súčasnosti pracuje na ich vývoji a komercializácii.
Je pravda, že miera absorpcie energie lítium-iónovej energie Amprius na báze kremíka je oveľa nižšia (iba o 10 až 50 percent viac energie ako grafit), ale zatiaľ výsledky boli dostatočne povzbudivé na to, aby naznačovali, že kremík by mohol hrať dôležitú úlohu pri napájaní našich mobilných výpočtových zariadení – a možno čoskoro.
Odporúčania redaktorov
- Ako sa starať o batériu notebooku a predĺžiť jej životnosť
Zlepšite svoj životný štýlDigitálne trendy pomáhajú čitateľom mať prehľad o rýchlo sa rozvíjajúcom svete technológií so všetkými najnovšími správami, zábavnými recenziami produktov, užitočnými úvodníkmi a jedinečnými ukážkami.
