Без сумніву, усі ми виграємо від довшого терміну служби батареї в наших ноутбуках, гібридах та інших портативних пристроях. На жаль, поточний літій-іонний акумулятор (LIB) майже досягла свого потенціалу, і єдиний спосіб збільшити час роботи наших портативних пристроїв у відключеному стані — це зробити більші батареї. Однак це навряд чи дієве рішення в індустрії, де дуже бажано легше та компактніше спорядження. Нам потрібно щось нове; спосіб значно збільшити ємність накопичувача без необхідності робити більші накопичувачі енергії.
Рекомендовані відео
Нещодавно Тихоокеанська північно-західна національна лабораторія Департаменту енергетики придумав новий поворот в літій-іонному акумуляторі, який, як повідомляється, може зберігати «принаймні» вдвічі більше енергії, ніж звичайний гібридний акумулятор або акумулятор ноутбука. У цьому випадку метод передбачає використання губчастого кремнію. Були зроблені й інші запропоновані «прориви» щодо покращення батареї, але вони можуть відбутися, а можуть і не відбутися, і в кращому випадку це буде через роки. Однак це не тільки дуже правдоподібно, але й відносно безболісно для розгортання.
Чому кремній?
В даний час майже всі LIB використовують графітові електроди для зберігання та розрядки енергії. Ці звичайні LIB зберігають лише в 10 разів менше енергії, ніж те, на що здатні електроди на основі кремнію. Хоча математичні формули складні, в ідеальному світі кремнієва батарея забезпечить вам у 10 разів більше енергії. Однак, враховуючи все інше, що вимагає уваги, наприклад хімічний склад батареї, кремнієві електроди (іноді їх називають анодs) може подвоїти або, можливо, потроїти ємність зберігання енергії в порівнянні з поточним стандартом.
Проблема з використанням кремнію в минулому полягала в тому, що він поглинав занадто багато іонів літію (вони необхідні для зберігання та вироблення енергії), часто збільшуючи масу на 400 відсотків зарядка. Це, як ви можете собі уявити, спричинило всілякі проблеми, включаючи (але не обмежуючись цим) тріщину корпусу батареї. Це було просто непрацездатним, поки Тихоокеанська північно-західна національна лабораторія Міністерства енергетики не винайшла кремнієвий електрод, названий «мезопориста кремнієва губка», яка розширюється лише на життєздатні 30 відсотків.
Простіше кажучи, мезопориста кремнієва губка — це шматок кремнію з отворами. Поглинаючи іони літію, замість того, щоб розширюватися назовні, кремній збільшує свою масу, заповнюючи отвори. З 30-відсотковим межею розширення електрод на основі кремнію містить концентрацію енергії близько 750 мАг на грам, або приблизно вдвічі більше, ніж електроди на основі графіту. Крім того, кремнієві електроди виявилися стійкими — прототип акумулятора зберіг 80 відсотків своєї ємності після 1000 зарядок.
Коли ми побачимо ці нові акумулятори?
Наступним логічним кроком Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії Міністерства енергетики було б створити більший прототип — можливо, щось достатньо велике, щоб забезпечити живлення основного мобільного пристрою. Тим часом, поки ми чекаємо, поки урядові вчені продовжать розробляти технологію, стартап-компанія з Силіконової долини під назвою "Ампріус” зараз також працює над їх розробкою та комерціалізацією.
Щоправда, рівень поглинання енергії літій-іонним кремнієм Amprius набагато нижчий (лише на 10-50 відсотків більше накопичення енергії, ніж графіт), але поки що Результати були достатньо обнадійливими, щоб припустити, що кремній цілком може відігравати важливу роль у живленні наших мобільних комп’ютерних пристроїв – і, можливо, скоро.
Рекомендації редакції
- Як доглядати за акумулятором ноутбука та продовжити термін його служби
Оновіть свій спосіб життяDigital Trends допомагає читачам стежити за динамічним світом технологій завдяки всім останнім новинам, цікавим оглядам продуктів, проникливим редакційним статтям і унікальним у своєму роді коротким оглядам.
