Μάθετε περισσότερα για τις τρεις τεχνολογίες αντικατάστασης

Ο Δρ Zhang περιέγραψε τις ακόλουθες τρεις τεχνολογίες θερμικών μπαταριών, οι περισσότερες από τις οποίες βρίσκονται ακόμα στο εργαστήριο. Αν και υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος για την εμπορική παραγωγή, πιστεύουμε ότι η ταχεία ανάπτυξη κινητών ηλεκτρονικών προϊόντων θα αυξήσει το κόστος των μπαταριών, γεγονός που αναμφίβολα θα επιταχύνει την τεχνολογική και εμπορική αναστάτωση.

Τα κινητά τηλέφωνα, τα tablet και οι φορητές συσκευές είναι όλα σε άνθηση, αλλά η μπαταρία είναι ένα από τα σημεία συμφόρησης τους. Οι περισσότεροι νέοι χρήστες smartphone είναι απογοητευμένοι με τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Παλαιότερα χρησιμοποιούσαν τα κινητά τους για 4 με 7 ημέρες, τώρα όμως πρέπει να τα φορτίζουν καθημερινά.

Οι μπαταρίες λιθίου είναι οι πιο mainstream, που ευνοούνται από χορηγούς και εμπειρογνώμονες του κλάδου, αλλά μακροπρόθεσμα, μπορεί να μην είναι αρκετές για να διπλασιάσουν την ενεργειακή τους πυκνότητα. Στα έξυπνα τηλέφωνα, οι άνθρωποι περνούν περισσότερο χρόνο στο διαδίκτυο, πιο γρήγορα και τα τσιπ υποστήριξης πρέπει επίσης να είναι πιο γρήγορα. Ταυτόχρονα, παρά τις βελτιώσεις σε όλα τα μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας, οι οθόνες μεγαλώνουν και το κόστος ενέργειας αυξάνεται. Ο Δρ Zhang Yuegang, διεθνής ειδικός στις μπαταρίες στην Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, είπε ότι οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες μιας εβδομάδας για smartphone μπορεί να μην είναι αρκετές.

Η ενεργειακή πυκνότητα είναι ένας από τους βασικούς δείκτες για τη μέτρηση της ποιότητας της μπαταρίας και η στρατηγική της είναι να αποθηκεύει όλο και περισσότερη ενέργεια σε ελαφρύτερες και μικρότερες μπαταρίες. Για παράδειγμα, οι μπαταρίες λιθίου της BYD, υπολογισμένες κατά βάρος και όγκο, καταναλώνουν επί του παρόντος 100-125 watt/h/kg και 240-300 watt/h/l αντίστοιχα. Η μπαταρία φορητού υπολογιστή Panasonic που χρησιμοποιείται στο ηλεκτρικό αυτοκίνητο Tesla Model S έχει ενεργειακή πυκνότητα 170 watt/h ανά κιλό. Στην προηγούμενη έκθεσή μας, η αμερικανική εταιρεία Enevate βελτίωσε τα δεδομένα καθόδου για να αυξήσει την ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών λιθίου κατά περισσότερο από 30%.

Για να αυξήσετε εκθετικά την ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών, πρέπει να βασιστείτε στην τεχνολογία μπαταριών επόμενης γενιάς. Ο Zhang Yuegang μας παρουσίασε τις ακόλουθες τρεις τεχνολογίες θερμικών μπαταριών, οι περισσότερες από τις οποίες βρίσκονται ακόμα στο εργαστήριο. Αν και υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος για την εμπορική παραγωγή, πιστεύουμε ότι η ταχεία ανάπτυξη κινητών ηλεκτρονικών προϊόντων θα αυξήσει το κόστος των μπαταριών, γεγονός που σίγουρα θα επιταχύνει τη διακοπή της τεχνολογίας και των επιχειρήσεων.

Μπαταρία θείου λιθίου

Η μπαταρία λιθίου-θείου είναι μια μπαταρία λιθίου με θείο ως θετικό ηλεκτρόδιο και μεταλλικό λίθιο ως αρνητικό ηλεκτρόδιο. Η θεωρητική ενεργειακή του πυκνότητα είναι περίπου 5 φορές μεγαλύτερη από αυτή των μπαταριών λιθίου και βρίσκεται ακόμα στα αρχικά στάδια ανάπτυξης.

Επί του παρόντος, οι μπαταρίες λιθίου-θείου είναι μια πολλά υποσχόμενη νέα γενιά μπαταριών λιθίου, οι οποίες έχουν εισέλθει στον τομέα της εργαστηριακής έρευνας και διαφόρων προκαταρκτικών κεφαλαίων και έχουν καλές εμπορικές προοπτικές.

Ωστόσο, οι μπαταρίες λιθίου-θείου αντιμετωπίζουν επίσης ορισμένες τεχνικές προκλήσεις, ιδίως τις χημικές ιδιότητες των δεδομένων αρνητικών ηλεκτροδίων της μπαταρίας και την αστάθεια του μετάλλου λιθίου, που είναι μια σημαντική δοκιμή για την ασφάλεια της μπαταρίας. Επιπλέον, πολλές πτυχές όπως η σταθερότητα, η φόρμουλα και η τεχνολογία αντιμετωπίζουν άγνωστες προκλήσεις.

Επί του παρόντος, στο Ηνωμένο Βασίλειο και στις ΗΠΑ, περισσότεροι από ένας οργανισμοί μελετούν τις μπαταρίες λιθίου-θείου και ορισμένες εταιρείες έχουν δηλώσει ότι θα κυκλοφορήσουν τέτοιες μπαταρίες φέτος. Στο εργαστήριό του στο Μπέρκλεϊ, μελετά επίσης μπαταρίες λιθίου-θείου. Σε ένα πιο απαιτητικό περιβάλλον δοκιμών, μετά από περισσότερους από 3,000 κύκλους, έχουν ληφθεί ικανοποιητικά αποτελέσματα.

μπαταρία λιθίου αέρα

Η μπαταρία λιθίου-αέρα είναι μια μπαταρία στην οποία το λίθιο είναι το θετικό ηλεκτρόδιο και το οξυγόνο στον αέρα είναι το αρνητικό ηλεκτρόδιο. Η θεωρητική ενεργειακή πυκνότητα μιας ανόδου λιθίου είναι σχεδόν 10 φορές μεγαλύτερη από αυτή μιας μπαταρίας λιθίου, επειδή το θετικό ηλεκτρόδιο μέταλλο λίθιο είναι πολύ ελαφρύ, και το ενεργό θετικό ηλεκτρόδιο υλικό οξυγόνο υπάρχει στο φυσικό περιβάλλον και δεν αποθηκεύεται στη μπαταρία.

Οι μπαταρίες Li-air αντιμετωπίζουν περισσότερες τεχνικές προκλήσεις. Εκτός από την ασφαλή διατήρηση του μεταλλικού λιθίου, το οξείδιο του λιθίου που σχηματίζεται από την αντίδραση οξείδωσης είναι πολύ σταθερό και η αντίδραση μπορεί να ολοκληρωθεί και να μειωθεί μόνο με τη βοήθεια ενός καταλύτη. Επιπλέον, το θέμα των κύκλων μπαταρίας δεν έχει επιλυθεί.

Σε σύγκριση με τις μπαταρίες λιθίου-θείου, η έρευνα για τις μπαταρίες λιθίου-αέρα βρίσκεται ακόμη σε αρχικό στάδιο και καμία εταιρεία δεν τις έχει θέσει σε εμπορική ανάπτυξη.

Μπαταρία μαγνησίου

Η μπαταρία μαγνησίου είναι μια κύρια μπαταρία με το μαγνήσιο ως αρνητικό ηλεκτρόδιο και ένα ορισμένο μεταλλικό ή μη μεταλλικό οξείδιο ως θετικό ηλεκτρόδιο. Σε σύγκριση με τις μπαταρίες λιθίου, οι μπαταρίες ιόντων μαγνησίου έχουν καλύτερη σταθερότητα και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Επειδή το μαγνήσιο είναι δισθενές στοιχείο, η ποιότητά του είναι υψηλότερη