Utan tvekan skulle vi alla dra nytta av längre batteritid i våra bärbara datorer, hybrider och andra bärbara enheter. Tyvärr strömmen litium jon batteri (LIB) har i stort sett nått sin potential, och det enda sättet att öka den urkopplade drifttiden i våra bärbara enheter är att göra större batterier. Det är dock knappast en fungerande lösning i en bransch där lättare och smalare redskap är mycket önskvärda. Vi behöver något nytt; ett sätt att avsevärt öka lagringskapaciteten utan att behöva göra större energilagringsenheter.
Rekommenderade videor
Nyligen har Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory kom med en ny twist på litiumjonbatteriet som enligt uppgift kan lagra "minst" dubbelt så mycket energi som ett konventionellt hybrid- eller laptopbatteri. I detta fall innebär metoden användning av ett svampliknande kisel. Andra föreslagna "genombrott" för batteriförbättring har gjorts, men de kan hända eller inte, och är i bästa fall år borta. Den här är dock inte bara mycket rimlig utan också relativt smärtfri att implementera.
Varför kisel?
För närvarande använder nästan alla LIB: er grafitelektroder vid lagring och urladdning av energi. Dessa konventionella LIB lagrar så lite som 10 gånger mindre energi än vad kiselbaserade elektroder kan. Även om de matematiska formlerna är komplexa, i en perfekt värld, skulle ett kiselbaserat batteri då ge dig 10 gånger så mycket strömförsörjning. Men med tanke på allt annat som kräver hänsyn, såsom batterikemi, kiselelektroder (kallas ibland anods) kan fördubbla eller möjligen tredubbla energilagringskapaciteten jämfört med nuvarande standard.
Ett problem med att använda kisel tidigare har varit att det skulle absorbera alldeles för många litiumjoner (de behövs för att lagra och hjälpa till att generera kraft), som ofta expanderar så mycket som 400 procent i massa under laddning. Detta, som du kan föreställa dig, orsakade alla typer av problem, inklusive (men inte begränsat till) spräckning av batterihöljet. Det var bara omöjligt - tills Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory kom med en kiselelektrod kallad "mesoporös silikonsvamp” som växer med bara 30 procent.
Enkelt uttryckt är mesoporös silikonsvamp en bit kisel perforerad med hål. När man absorberar litiumjoner, istället för att expandera utåt, ökar kislet sin massa genom att fylla hålen. Med 30 procents expansionsgräns innehåller den kiselbaserade elektroden en energikoncentration på cirka 750 mAh per gram, eller ungefär dubbelt så hög som grafitbaserade elektroder. Dessutom har kiselelektroderna visat sig vara motståndskraftiga – prototypbatteriet behöll 80 procent av sin kapacitet efter 1 000 laddningar.
När kommer vi att se dessa nya batterier?
Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratorys nästa logiska steg skulle vara att bygga en större prototyp - kanske något stort nog att driva en vanlig mobil enhet. Samtidigt, medan vi väntar på att regeringens forskare ska fortsätta utveckla tekniken, är ett Silicon Valley-startupföretag vid namn "Amprius” jobbar just nu med att utveckla och kommersialisera dem också.
Visserligen är Amprius kiselbaserade litiumjonenergiabsorptionshastigheter mycket lägre (endast 10-50 procent mer energilagring än grafit), men hittills har resultaten har varit tillräckligt uppmuntrande för att antyda att kisel mycket väl skulle kunna spela en viktig roll för att driva våra mobila datorenheter – och kanske snart.
Redaktörens rekommendationer
- Hur du tar hand om din bärbara dators batteri och förlänger dess livslängd
Uppgradera din livsstilDigitala trender hjälper läsare att hålla koll på den snabba teknikvärlden med alla de senaste nyheterna, roliga produktrecensioner, insiktsfulla redaktioner och unika smygtittar.
