Scopri di più sulle tre tecnologie di sostituzione

Il Dr. Zhang ha descritto le seguenti tre tecnologie di batterie termiche, la maggior parte delle quali sono ancora in laboratorio. Sebbene ci sia ancora molta strada da fare per la produzione commerciale, riteniamo che il rapido sviluppo dei prodotti elettronici mobili aumenterà il costo delle batterie, il che accelererà senza dubbio l’interruzione tecnologica e commerciale.

Telefoni cellulari, tablet e dispositivi indossabili sono tutti in forte espansione, ma la batteria è uno dei loro colli di bottiglia. La maggior parte dei nuovi utenti di smartphone è delusa dalla durata della batteria. In passato, usavano i loro telefoni cellulari per 4-7 giorni, ma ora devono ricaricarli ogni giorno.

Le batterie al litio sono le più comuni, preferite da sponsor e addetti ai lavori, ma a lungo termine potrebbero non essere sufficienti per raddoppiare la loro densità energetica. Negli smartphone, le persone trascorrono più tempo online, più velocemente e anche i chip di supporto devono essere più veloci. Allo stesso tempo, nonostante i miglioramenti in tutte le misure di risparmio energetico, gli schermi stanno diventando più grandi e i costi energetici stanno aumentando. Il dottor Zhang Yuegang, un esperto internazionale di batterie presso l’Accademia cinese delle scienze, ha affermato che le batterie ricaricabili di una settimana per gli smartphone potrebbero non essere sufficienti.

La densità energetica è uno degli indicatori principali per misurare la qualità delle batterie e la sua strategia è quella di immagazzinare sempre più energia in batterie più leggere e più piccole. Ad esempio, le batterie al litio BYD, calcolate in base al peso e al volume, consumano attualmente rispettivamente 100-125 wattora/kg e 240-300 wattora/litro. La batteria del laptop Panasonic utilizzata nell’auto elettrica Tesla Model S ha una densità di energia di 170 wattora per chilogrammo. Nel nostro precedente rapporto, la società americana Enevate ha migliorato i dati del catodo per aumentare la densità energetica delle batterie al litio di oltre il 30%.

Per aumentare in modo esponenziale la densità energetica delle batterie, è necessario affidarsi alla tecnologia delle batterie di nuova generazione. Zhang Yuegang ci ha presentato le seguenti tre tecnologie di batterie termiche, la maggior parte delle quali sono ancora in laboratorio. Sebbene ci sia ancora molta strada da fare per la produzione commerciale, riteniamo che il rapido sviluppo di prodotti elettronici mobili aumenterà il costo delle batterie, il che accelererà sicuramente l’interruzione della tecnologia e del business.

Batteria al litio-zolfo

La batteria al litio-zolfo è una batteria al litio con zolfo come elettrodo positivo e litio metallico come elettrodo negativo. La sua densità energetica teorica è circa 5 volte quella delle batterie al litio, ed è ancora nelle prime fasi di sviluppo.

Allo stato attuale, le batterie litio-zolfo sono una promettente nuova generazione di batterie al litio, che sono entrate nel campo della ricerca di laboratorio e di vari fondi preliminari e hanno buone prospettive commerciali.

Tuttavia, le batterie al litio-zolfo affrontano anche alcune sfide tecniche, in particolare le proprietà chimiche dei dati dell’elettrodo negativo della batteria e l’instabilità del metallo di litio, che è un test importante per la sicurezza della batteria. Inoltre, molti aspetti come stabilità, formula e tecnologia stanno affrontando sfide sconosciute.

Attualmente, nel Regno Unito e negli Stati Uniti, più di un’organizzazione sta studiando batterie al litio-zolfo e alcune aziende hanno dichiarato che lanceranno tali batterie quest’anno. Nel suo laboratorio di Berkeley studia anche le batterie al litio-zolfo. In un ambiente di test più impegnativo, dopo più di 3,000 cicli, sono stati ottenuti risultati soddisfacenti.

batteria al litio

La batteria al litio-aria è una batteria in cui il litio è l’elettrodo positivo e l’ossigeno nell’aria è l’elettrodo negativo. La densità di energia teorica di un anodo al litio è quasi 10 volte quella di una batteria al litio, perché il litio metallico dell’elettrodo positivo è molto leggero e l’ossigeno del materiale dell’elettrodo positivo attivo esiste nell’ambiente naturale e non è immagazzinato nella batteria.

Le batterie Li-Air stanno affrontando sfide più tecniche. Oltre alla conservazione sicura del litio metallico, l’ossido di litio formato dalla reazione di ossidazione è troppo stabile e la reazione può essere completata e ridotta solo con l’aiuto di un catalizzatore. Inoltre, il problema dei cicli della batteria non è stato risolto.

Rispetto alle batterie litio-zolfo, la ricerca sulle batterie litio-aria è ancora in una fase iniziale e nessuna azienda le ha avviate allo sviluppo commerciale.

Batteria al magnesio

La batteria al magnesio è una batteria primaria con magnesio come elettrodo negativo e un certo ossido metallico o non metallico come elettrodo positivo. Rispetto alle batterie al litio, le batterie agli ioni di magnesio hanno una migliore stabilità e una maggiore durata. Poiché il magnesio è un elemento bivalente, la sua qualità è superiore