Lue lisää kolmesta korvaustekniikasta

Dr. Zhang kuvasi seuraavat kolme lämpöparistoteknologiaa, joista suurin osa on vielä laboratoriossa. Vaikka kaupalliseen tuotantoon on vielä pitkä matka, uskomme, että mobiilielektroniikkatuotteiden nopea kehitys nostaa akkujen kustannuksia, mikä epäilemättä kiihdyttää teknisiä ja kaupallisia häiriöitä.

Matkapuhelimet, tabletit ja puettavat laitteet kukoistavat, mutta akku on yksi niiden pullonkauloista. Useimmat uudet älypuhelinten käyttäjät ovat pettyneitä akun kestoon. Aiemmin he käyttivät matkapuhelimiaan 4–7 päivää, mutta nyt heidän on ladattava niitä joka päivä.

Litiumparistot ovat yleisimmät, sponsorit ja alan sisäpiiriläiset suosivat, mutta pitkällä aikavälillä ne eivät ehkä riitä kaksinkertaistamaan niiden energiatiheyttä. Älypuhelimissa ihmiset viettävät enemmän aikaa verkossa, nopeammin, ja myös tukisirujen on oltava nopeampia. Samaan aikaan kaikkien energiansäästötoimenpiteiden parannuksista huolimatta näytöt kasvavat ja energiakustannukset nousevat. Tohtori Zhang Yuegang, Kiinan tiedeakatemian kansainvälinen akkuasiantuntija, sanoi, että viikon ajan älypuhelimien ladattavat akut eivät välttämättä riitä.

Energiatiheys on yksi keskeisistä paristojen laadun mittareista, ja sen strategiana on varastoida yhä enemmän energiaa kevyempiin ja pienempiin akkuihin. Esimerkiksi BYD:n litiumakut, painon ja tilavuuden mukaan laskettuna, kuluttavat tällä hetkellä 100-125 wattituntia/kg ja 240-300 wattituntia/litra. Tesla Model S -sähköautossa käytetyn Panasonicin kannettavan akun energiatiheys on 170 wattituntia kiloa kohden. Edellisessä raportissamme amerikkalainen yritys Enevate paransi katoditietoja lisätäkseen litiumakkujen energiatiheyttä yli 30 %.

Jotta paristojen energiatiheys kasvaisi eksponentiaalisesti, sinun on turvauduttava seuraavan sukupolven akkuteknologiaan. Zhang Yuegang esitteli meille seuraavat kolme lämpöparistoteknologiaa, joista suurin osa on vielä laboratoriossa. Vaikka kaupalliseen tuotantoon on vielä pitkä matka, uskomme, että mobiilielektroniikkatuotteiden nopea kehitys nostaa akkujen kustannuksia, mikä varmasti nopeuttaa teknologian ja liiketoiminnan häiriintymistä.

Litium-rikkiakku

Litium-rikkiakku on litiumakku, jonka positiivisena elektrodina on rikki ja negatiivisena elektrodina metallilitium. Sen teoreettinen energiatiheys on noin viisi kertaa litiumakkuihin verrattuna, ja se on vielä kehitysvaiheessa.

Tällä hetkellä litium-rikkiakut ovat lupaava uuden sukupolven litiumakkuja, jotka ovat tulleet laboratoriotutkimuksen ja erilaisiin alustaviin rahastoihin ja joilla on hyvät kaupalliset näkymät.

Litium-rikkiakut kohtaavat kuitenkin myös joitain teknisiä haasteita, erityisesti akun negatiivisten elektroditietojen kemialliset ominaisuudet ja litiummetallin epävakaus, joka on akun turvallisuuden suuri testi. Lisäksi monet näkökohdat, kuten vakaus, kaava ja tekniikka, kohtaavat tuntemattomia haasteita.

Tällä hetkellä Isossa-Britanniassa ja Yhdysvalloissa useampi kuin yksi organisaatio tutkii litium-rikkiakkuja, ja jotkut yritykset ovat ilmoittaneet lanseeraavansa tällaiset akut tänä vuonna. Berkeley-laboratoriossa hän tutkii myös litium-rikkiakkuja. Vaativammassa testiympäristössä yli 3,000 syklin jälkeen on saatu tyydyttäviä tuloksia.

litium-ilmaakku

Litium-ilma-akku on akku, jossa litium on positiivinen elektrodi ja ilman happi negatiivinen elektrodi. Litiumanodin teoreettinen energiatiheys on lähes 10 kertaa litiumakun energiatiheys, koska positiivinen elektrodimetalli litium on erittäin kevyt ja aktiivinen positiivinen elektrodimateriaali happi on luonnossa eikä varastoidu akkuun.

Li-air-akut kohtaavat enemmän teknisiä haasteita. Metallisen litiumin turvallisen säilytyksen lisäksi hapetusreaktiossa muodostuva litiumoksidi on liian stabiili ja reaktio voidaan suorittaa loppuun ja pelkistää vain katalyytin avulla. Lisäksi akkujaksojen ongelmaa ei ole ratkaistu.

Litium-rikkiakkuihin verrattuna litium-ilma-akkujen tutkimus on vielä alkuvaiheessa, eikä mikään yritys ole ottanut niitä kaupalliseen käyttöön.

Magnesium akku

Magnesiumparisto on ensisijainen akku, jossa magnesium on negatiivinen elektrodi ja tietty metalli tai ei-metallioksidi positiivisena elektrodina. Litiumakkuihin verrattuna magnesium-ioni-akuilla on parempi vakaus ja pidempi käyttöikä. Koska magnesium on kaksiarvoinen alkuaine, sen laatu on korkeampi