تعرف على المزيد حول تقنيات الاستبدال الثلاث

وصف الدكتور تشانغ تقنيات البطاريات الحرارية الثلاث التالية ، والتي لا يزال معظمها في المختبر. على الرغم من أنه لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه للإنتاج التجاري ، إلا أننا نعتقد أن التطور السريع للمنتجات الإلكترونية المحمولة سيزيد من تكلفة البطاريات ، مما سيؤدي بلا شك إلى تسريع الاضطرابات التكنولوجية والتجارية.

أصبحت الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية والأجهزة القابلة للارتداء مزدهرة ، لكن البطارية هي إحدى نقاط الاختناق. يشعر معظم مستخدمي الهواتف الذكية الجدد بخيبة أمل من عمر البطارية. في الماضي ، كانوا يستخدمون هواتفهم المحمولة لمدة 4 إلى 7 أيام ، لكن يتعين عليهم الآن شحنها كل يوم.

بطاريات الليثيوم هي الأكثر شيوعًا ، والتي يفضلها الرعاة والمطلعون في الصناعة ، ولكن على المدى الطويل ، قد لا تكون كافية لمضاعفة كثافة طاقتها. في الهواتف الذكية ، يقضي الأشخاص وقتًا أطول على الإنترنت ، وأسرع ، كما يجب أن تكون شرائح الدعم أسرع أيضًا. في الوقت نفسه ، على الرغم من التحسينات في جميع تدابير توفير الطاقة ، فإن الشاشات تزداد حجمًا وتكاليف الطاقة آخذة في الارتفاع. قال الدكتور Zhang Yuegang ، خبير البطاريات الدولي في الأكاديمية الصينية للعلوم ، إن البطاريات القابلة لإعادة الشحن لمدة أسبوع للهواتف الذكية قد لا تكون كافية.

تعد كثافة الطاقة أحد المؤشرات الأساسية لقياس جودة البطارية ، وتتمثل استراتيجيتها في تخزين المزيد والمزيد من الطاقة في بطاريات أخف وأصغر. على سبيل المثال ، تستهلك بطاريات الليثيوم BYD ، المحسوبة بالوزن والحجم ، 100-125 واط / ساعة / كجم و 240-300 واط / ساعة / لتر على التوالي. بطارية الكمبيوتر المحمول من باناسونيك المستخدمة في السيارة الكهربائية Tesla Model S لها كثافة طاقة تبلغ 170 واط / ساعة لكل كيلوغرام. في تقريرنا السابق ، قامت شركة Enevate الأمريكية بتحسين بيانات الكاثود لزيادة كثافة طاقة بطاريات الليثيوم بأكثر من 30٪.

لزيادة كثافة طاقة البطاريات بشكل كبير ، يجب أن تعتمد على تقنية بطاريات الجيل التالي. قدم لنا Zhang Yuegang تقنيات البطاريات الحرارية الثلاثة التالية ، والتي لا يزال معظمها في المختبر. على الرغم من أنه لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه للإنتاج التجاري ، إلا أننا نعتقد أن التطور السريع للمنتجات الإلكترونية المحمولة سيزيد من تكلفة البطاريات ، مما سيسرع بالتأكيد من تعطل التكنولوجيا والأعمال.

بطارية ليثيوم الكبريت

بطارية الليثيوم الكبريتية هي بطارية ليثيوم بها الكبريت كقطب موجب والليثيوم المعدني كقطب سالب. تبلغ كثافة طاقتها النظرية حوالي 5 أضعاف كثافة بطاريات الليثيوم ، ولا تزال في المراحل الأولى من التطوير.

في الوقت الحاضر ، تعد بطاريات الليثيوم-الكبريت جيلًا جديدًا واعدًا من بطاريات الليثيوم ، والتي دخلت مجال الأبحاث المختبرية والصناديق الأولية المختلفة ، ولديها آفاق تجارية جيدة.

ومع ذلك ، تواجه بطاريات الليثيوم-الكبريت أيضًا بعض التحديات التقنية ، لا سيما الخصائص الكيميائية لبيانات القطب السالب للبطارية وعدم استقرار معدن الليثيوم ، وهو اختبار رئيسي لسلامة البطارية. بالإضافة إلى ذلك ، تواجه العديد من الجوانب مثل الاستقرار والصيغة والتكنولوجيا تحديات غير معروفة.

في الوقت الحالي ، في المملكة المتحدة والولايات المتحدة ، تدرس أكثر من منظمة بطاريات الليثيوم-الكبريت ، وقد صرحت بعض الشركات أنها ستطلق مثل هذه البطاريات هذا العام. في معمله في بيركلي ، يدرس أيضًا بطاريات الليثيوم والكبريت. في بيئة اختبار أكثر تطلبًا ، وبعد أكثر من 3,000 دورة ، تم الحصول على نتائج مرضية.

بطارية ليثيوم الهواء

بطارية ليثيوم الهواء هي بطارية فيها الليثيوم هو القطب الموجب والأكسجين في الهواء هو القطب السالب. تبلغ كثافة الطاقة النظرية لأنود الليثيوم ما يقرب من 10 أضعاف كثافة بطارية الليثيوم ، لأن الليثيوم المعدني الموجب للإلكترود خفيف جدًا ، كما أن مادة القطب الموجب النشطة الأكسجين موجودة في البيئة الطبيعية ولا يتم تخزينها في البطارية.

تواجه بطاريات Li-air المزيد من التحديات التقنية. بالإضافة إلى الحفاظ الآمن على الليثيوم المعدني ، فإن أكسيد الليثيوم المتكون من تفاعل الأكسدة يكون مستقرًا للغاية ، ولا يمكن إكمال التفاعل وتقليله إلا بمساعدة محفز. بالإضافة إلى ذلك ، لم يتم حل مشكلة دورات البطارية.

بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم-الكبريت ، لا يزال البحث عن بطاريات الليثيوم الهوائية في مرحلة مبكرة ، ولم تضعها أي شركة في التطوير التجاري.

بطارية المغنيسيوم

بطارية المغنيسيوم هي بطارية أساسية مع المغنيسيوم كقطب سالب وأكسيد معدني أو غير معدني كقطب موجب. بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم ، تتمتع بطاريات أيون المغنيسيوم باستقرار أفضل وعمر خدمة أطول. لأن المغنيسيوم عنصر ثنائي التكافؤ ، فإن جودته أعلى