למידע נוסף על שלוש טכנולוגיות ההחלפה

ד”ר ג’אנג תיאר את שלוש טכנולוגיות הסוללה התרמיות הבאות, רובן עדיין במעבדה. אמנם יש עוד דרך ארוכה לעבור לייצור מסחרי, אך אנו מאמינים שהפיתוח המהיר של מוצרי אלקטרוניקה ניידים יעלה את עלות הסוללות, מה שללא ספק יאיץ את השיבוש הטכנולוגי והמסחרי.

טלפונים ניידים, טאבלטים ומכשירים לבישים כולם פורחים, אבל הסוללה היא אחד מצווארי הבקבוק שלהם. רוב משתמשי הסמארטפונים החדשים מאוכזבים מחיי הסוללה. בעבר הם השתמשו בטלפונים הניידים שלהם במשך 4 עד 7 ימים, אבל עכשיו הם צריכים להטעין אותם כל יום.

סוללות ליתיום הן הזרם המרכזי ביותר, המועדפות על ידי ספונסרים ומקורבים בתעשייה, אך בטווח הארוך, ייתכן שהן לא יספיקו להכפיל את צפיפות האנרגיה שלהן. בטלפונים חכמים, אנשים מבלים יותר זמן באינטרנט, מהר יותר, וגם שבבי התמיכה חייבים להיות מהירים יותר. יחד עם זאת, למרות שיפורים בכל אמצעי החיסכון באנרגיה, המסכים הולכים וגדלים ועלויות האנרגיה עולות. ד”ר Zhang Yuegang, מומחה בינלאומי לסוללות באקדמיה הסינית למדעים, אמר כי ייתכן שסוללות נטענות של שבוע לסמארטפונים לא יספיקו.

צפיפות האנרגיה היא אחד ממדדי הליבה למדידת איכות הסוללה, והאסטרטגיה שלה היא לאגור יותר ויותר אנרגיה בסוללות קלות וקטנות יותר. לדוגמה, סוללות הליתיום של BYD, המחושבות לפי משקל ונפח, צורכות כיום 100-125 וואט-שעה/ק”ג ו-240-300 וואט-שעה/ליטר בהתאמה. סוללת המחשב הנייד של Panasonic המשמשת במכונית החשמלית Tesla Model S היא בעלת צפיפות אנרגיה של 170 וואט-שעה לק”ג. בדוח הקודם שלנו, חברת Enevate האמריקאית שיפרה את נתוני הקתודה כדי להגדיל את צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום ביותר מ-30%.

כדי להגדיל את צפיפות האנרגיה של סוללות באופן אקספוננציאלי, עליך להסתמך על טכנולוגיית הסוללות של הדור הבא. Zhang Yuegang הציג לנו את שלושת הטכנולוגיות הבאות של סוללות תרמיות, רובן עדיין במעבדה. למרות שעדיין ישנה דרך ארוכה לייצור מסחרי, אנו מאמינים שהפיתוח המהיר של מוצרי אלקטרוניקה ניידים יעלה את עלות הסוללות, מה שבוודאי יאיץ את השיבוש של הטכנולוגיה והעסקים.

סוללת ליתיום גופרית

סוללת ליתיום גופרית היא סוללת ליתיום עם גופרית כאלקטרודה החיובית וליתיום מתכת כאלקטרודה השלילית. צפיפות האנרגיה התיאורטית שלו היא בערך פי 5 מזו של סוללות ליתיום, והיא עדיין בשלבי פיתוח מוקדמים.

נכון להיום, סוללות ליתיום-גופרית הן דור חדש ומבטיח של סוללות ליתיום, שנכנסו לתחום חקר המעבדה וקרנות מקדימות שונות, ויש להן סיכויים מסחריים טובים.

עם זאת, סוללות ליתיום גופרית מתמודדות גם עם כמה אתגרים טכניים, במיוחד התכונות הכימיות של נתוני האלקטרודה השליליים של הסוללה וחוסר היציבות של מתכת ליתיום, שהיא מבחן מרכזי לבטיחות הסוללה. בנוסף, היבטים רבים כמו יציבות, נוסחה וטכנולוגיה עומדים בפני אתגרים לא ידועים.

נכון להיום, בבריטניה ובארה”ב, יותר מארגון אחד לומד סוללות ליתיום-גופרית, וכמה חברות הצהירו כי ישיקו סוללות כאלה השנה. במעבדה שלו בברקלי הוא גם לומד סוללות ליתיום-גופרית. בסביבת בדיקה תובענית יותר, לאחר יותר מ-3,000 מחזורים, התקבלו תוצאות משביעות רצון.

סוללת ליתיום אוויר

סוללת ליתיום-אוויר היא סוללה שבה ליתיום היא האלקטרודה החיובית והחמצן באוויר הוא האלקטרודה השלילית. צפיפות האנרגיה התיאורטית של אנודת ליתיום היא כמעט פי 10 מזו של סוללת ליתיום, מכיוון שהאלקטרודה החיובית מתכת ליתיום קלה מאוד, וחומר האלקטרודה החיובית הפעיל חמצן קיים בסביבה הטבעית ואינו מאוחסן בסוללה.

סוללות Li-air עומדות בפני אתגרים טכניים יותר. בנוסף לשימור בטוח של ליתיום מתכתי, תחמוצת הליתיום שנוצרת בתגובת החמצון יציבה מדי, וניתן להשלים ולהפחית את התגובה רק בעזרת זרז. בנוסף, נושא מחזורי הסוללה לא נפתרה.

בהשוואה לסוללות ליתיום-גופרית, המחקר על סוללות ליתיום-אוויר נמצא עדיין בשלב מוקדם, ואף חברה לא הכניסה אותן לפיתוח מסחרי.

סוללת מגנזיום

סוללת מגנזיום היא סוללה ראשונית עם מגנזיום בתור האלקטרודה השלילית ומתכת מסוימת או תחמוצת שאינה מתכתית בתור האלקטרודה החיובית. בהשוואה לסוללות ליתיום, לסוללות יון מגנזיום יש יציבות טובה יותר וחיי שירות ארוכים יותר. מכיוון שמגנזיום הוא יסוד דו ערכי, איכותו גבוהה יותר