Odkąd telefony komórkowe stały się popularne, znaczenie akumulatorów elektrycznych stale rośnie na całym świecie. Według Wikipedii w 2013 r. Użyto na całym świecie około 6,8 miliarda telefonów komórkowych (w tym smartfonów), a 97 na 100 osób na świecie miało co najmniej jeden telefon komórkowy. Liczby te obejmują jedne z najbiedniejszych spośród nas. Podczas gdy duża liczba użytkowników nie wykracza poza zwykłe wykonywanie połączeń głosowych (i rzadkich wiadomości tekstowych), dostępność bezpłatnych, doskonałych, przyjaznych dla użytkownika „aplikacji” (lub aplikacji), które stają się coraz bardziej zróżnicowane i liczne z dnia na dzień, stopniowo przyciąga wielu w tej kategorii, aby stać się „głównymi” użytkownikami telefonów komórkowych. Wiele osób, które używają obecnie komputerów jako podstawowego urządzenia komputerowego i zdaje sobie sprawę, że komputery wkrótce staną się ich dominacją w świecie komputerów, również zaczynają przestawiać się na smartfony. Oczekuje się, że czynniki te zwiększą liczbę użytkowników smartfonów o 35% do 2020 r. (Lub 9,2 mld użytkowników na całym świecie).
Ponieważ smartfony stają się cieńsze, lżejsze i inteligentniejsze, używają większych wyświetlaczy itp., Stają się też bardziej głodne wydajności. Zasadnicze zapotrzebowanie na szybkie akumulatory o dużej pojemności, które często można naładować, zanim trafią do kosza, jest sukcesem przyszłych smartfonów.
Istnieją również inne ważne zastosowania, których samopoczucie zależy od szybko ładowalnych akumulatorów. Jednym z nich jest upragniony przemysł pojazdów elektrycznych. Użytkownicy oczekują, że czas ładowania akumulatora będzie porównywalny z czasem potrzebnym do tankowania paliwa na dzisiejszej stacji benzynowej, tj. H. W kolejności około 4 do 5 minut. Inną bardzo ważną aplikacją są inteligentne sieci – inteligentne stacje zarządzania energią, które zarządzają energią i odpływami do użytkowników. Szybkie akumulatory o dużej pojemności do ładowania / rozładowywania są potrzebne do magazynowania nadmiaru energii (gdy pobór przekracza zapotrzebowanie) i do uwolnienia go, gdy występuje deficyt. Trochę mniej krytyczne, ale wciąż ważne, są szybko ładujące się baterie stosowane w smartwatche, inteligentnych domach i osobistych urządzeniach medycznych (PHD).
Kilka lat temu stało się bezbłędnie jasne, że akumulatory litowo-jonowe (najlepsza obecnie stosowana technologia akumulatorów) będą całkowicie nieodpowiednie dla przyszłych wymagań. Jest tak duża luka między technologią litowo-jonową a planowaną baterią przyszłości, że stało się jasne, że nie wystarczy nic więcej niż „skok kwantowy” (lub rewolucja) w technologii akumulatorowej. Z tego powodu uniwersytety i firmy rozpoczęły gorączkowe i szalone badania w wielu wiodących ośrodkach badawczo-rozwojowych, aby znaleźć wyjątkową technologię akumulatorową przyszłości z funkcjami takimi jak czas ładowania w kolejności, chociaż nie zostało to jeszcze opublikowane w wiadomościach o kilku minutach lub nawet sekundy (wow!), niższa waga (dla akumulatorów EV do połowy), wyższa pojemność, bezpieczeństwo (brak pożarów elektrycznych i wybuchów, które przypominają spodziewane awarie Boeinga 787 2013!), znacznie niższe koszty, łatwa obsługa i czasy cykli w tysiącach i dziesiątkach tysięcy!
Myśl o dokonaniu „skoku kwantowego” w technologii w ciągu 1-2 lat wywołałaby podziw wśród społeczności naukowej w niedawnej przeszłości. Ale teraz wszystko się zmieniło! Osoba, która niedawno przekroczyła granice wiedzy naukowej dzięki niespotykanym skokom, wydaje się oferować dzisiejszym badaczom, którzy są na czele wiedzy naukowej, obiecujące rozwiązania za jednym zamachem!
Oto lista najbardziej obiecujących technologii obecnie badanych w momencie pisania. (Uwaga: badania nad szybko ładującymi się akumulatorami są obecnie zalewane wieloma alternatywnymi technologiami, które konkurują o pierwsze miejsce. Ponieważ autora jest tak wielu, nie próbował podać pełnej listy. Zamiast tego poniższa lista przedstawia najlepsze z całej partii jego zdaniem).
TECHNOLOGIA ALUMINIOWA GRAFITOWA (więcej informacji w odnośnikach 2 i 4):
Na szczycie listy znajduje się technologia grafitu aluminiowego, opracowywana na Uniwersytecie Stanforda w USA. Jest imponujący ze względu na czas ładowania 1 minuty (tak, 60 sekund!). Choć jego pojemność wynosi około połowy litowo-jonowej, to z nadwyżką uzupełnia ten niedobór niesamowitym czasem ładowania. W porównaniu do żywotności Li-Ion wynoszącej około 1000 cykli ładowania, grafit aluminiowy wystarcza na co najmniej 7500 cykli. Jest również znacznie bezpieczniejszy niż Li-Ion – naukowcy twierdzą, że nie zapali się, nawet jeśli go przekłujesz!
TECHNOLOGIA ALUMINIOWA POWIETRZA (DLA EV) (numery referencyjne 1 i 2):
W akumulatorze aluminiowo-powietrznym (Al-air) w katodzie wykorzystywany jest tlen atmosferyczny, w związku z czym oddzielny środek utleniający nie jest wymagany. Ten typ akumulatora ma gęstość energii, która może zasilać pojazd elektryczny o mocy wystarczającej do równoważności z jego odpowiednikami napędzanymi benzyną. Zasięg przy jednym pełnym naładowaniu wynosi około 1000 mil! Kilka opłat może być wszystkim, czego potrzebujesz, jeśli przejedziesz do 2000 mil miesięcznie!
Cechą szczególną tej baterii jest to, że jest ona o połowę cięższa niż obecna bateria litowa. Kiedy połowa masy akumulatora zniknie, otrzymujesz znacznie większą ładowność do przewozu pasażerów i towarów (uwaga: akumulator jest zdecydowanie najcięższym elementem pojazdu elektrycznego. Na przykład w Tesli Roadster akumulator przenosi około jednej trzeciej całkowitej masy, tak, że zaoszczędzona waga, tj. jedna szósta całkowitej masy, jest znaczna).
TECHNOLOGIA ALUMINIOWA POWIETRZA (DLA EV) (numer referencyjny 2):
Jest to inny typ niż omówiona powyżej technologia Al-Air. Wow, ponieważ działa na wodzie (zarówno normalnej, jak i morskiej) i ma 40 razy większą pojemność niż Li-ion!
SZYBKA OPŁATA OPARTA NA NANOTECHNOLOGII (nr referencyjny 5):
StoreDot Ltd., izraelska firma zajmująca się technologią szybkiego ładowania akumulatorów, wkrótce uruchomi „FlashBattery dla smartfonów”, uniwersalną ładowarkę do smartfonów. Firma wykorzystuje zastrzeżone związki organiczne, które są wytwarzane / przetwarzane przy użyciu nanotechnologii.
Co on wow? Może naładować dowolny telefon, niezależnie od marki lub modelu, w ciągu jednej minuty (maksymalnie)!
Oprócz telefonów ładowarka może służyć do ładowania urządzeń noszących, PHD, tabletów i tym podobnych. Istnieje jednak pewien haczyk – chociaż udowodniony, nie jest jeszcze dostępny w handlu! Dostępność w sklepach detalicznych może potrwać rok.
StoreDot wkrótce zaoferuje „FlashBattery dla EV”, szybką ładowarkę do samochodów elektrycznych. Mówi się, że ten produkt ładuje akumulator samochodowy w zaledwie pięć minut!
SZYBKIE ŁADOWANIE W FALACH RADIOWYCH (numer referencyjny 2):
Dzięki tej technologii energia elektryczna wykorzystywana do ładowania jest przesyłana za pomocą fal radiowych.
Niezbyt imponujące, z wyjątkiem tego, że jest bezprzewodowy i ładuje się do 20 stóp. Jest też haczyk – nie jest natychmiast dostępny na rynku.
TECHNOLOGIA PRZEPŁYWU ORGANICZNEGO (nr referencyjny 2 i Wikipedia):
Technologia przepływu organicznego opracowana przez MIT (Massachusetts Institute of Technology) wytwarza energię elektryczną przy użyciu substancji organicznej, AQDS (kwas 9,10-antrachinono-2,7-disulfonowy) jako nośnika ładunku.
Uwielbiamy to, zmniejszając 97% kosztów energii elektrycznej (z akumulatorów) – podczas gdy akumulatory metalowe dostarczają 1 kWh energii za 700 USD, akumulatory bio-flow dostarczają tyle energii za jedyne 27 USD!
NANOBATTERIES (numery referencyjne 2, 6 i Wikipedia):
Nanobaterie są wykonane z baterii „nano” (tj. O rozmiarach w zakresie od 10 do -9 metrów). Baterie „nano” wytwarza się przez umieszczenie dwóch elektrod w maleńkim otworze (lub „nanoporze”) w elektrycznie izolującej membranie lub związku metalu (np. Tlenku glinu) oddzielonych cienką warstwą izolacyjną. Duża liczba „nanoporów” jest wtopiona w pełną baterię.
Coś superlatywnego na ich temat? Tak Nanopory są tak małe, że nie są indywidualnie widoczne. Mogą pochłonąć czterokrotnie energię jonów Li i całkowicie naładować w ciągu 10 minut. Mają także żywotność około 1000 cykli ładowania.
TECHNOLOGIA NTU-LITOWO-TYTANOWO-DWUTLENKOWA (DLA POJAZDÓW ELEKTRYCZNYCH) (nr referencyjny 7 i Wikipedia):
Jest to przełom technologiczny z siedzibą w Singapurze Nanyang Technological University (NTU). Przekształcając grafitową katodę zawartą w bateriach litowo-jonowych w tani żel z dwutlenku tytanu, NTU opracowało ultraszybki akumulator, który ładuje do 70% swojej pojemności w ciągu dwóch minut! Oprócz dwóch minut ładowania, wyjątkowa żywotność 20 lat jest imponująca.
Oczekuje się, że przede wszystkim do pojazdów elektrycznych współczynnik żywotności akumulatora znacznie obniży koszty, które w innym przypadku powstałyby z powodu częstych wymian akumulatora.
UWAGA: Jak wspomniano wcześniej, badania nad szybko ładującymi się akumulatorami to nowy obszar, w którym obecnie znajduje się wiele obiecujących alternatywnych technologii. Technologie oparte na podłożu z pianki metalicznej, krzemu, jonów sodu, mikrobiologicznych ogniw paliwowych zasilanych z moczu, energii słonecznej, wodoru, sadzy świecowej i kilku innych technologiach badawczo-rozwojowych zostały pominięte w przygotowaniu powyższej listy, która według autora jest najlepsza z listy . Znaczącą luką jest „bezprzewodowa technologia ładowania” Meredith Perry, która do ładowania wykorzystuje ultradźwięki. Długo oczekiwana, wysoko ceniona technologia, która do niedawna najwyraźniej nie przeszła ostatnich testów ewaluacyjnych, więc nie trzeba jej już brać pod uwagę.
Referencje: (Aby uzyskać dostęp do numerów referencyjnych od 3 do 7, należy wyciąć i wkleić link w przeglądarce).
1. Jeffrey Marlow, „10 najgorętszych dziedzin badań naukowych”, 10 najgorętszych dziedzin badań naukowych | Przewodowe, http://www.wired.com/2013/08/the-10-hottest-fields-of-science-research/
2. Pocket-Lint, „Przyszłe akumulatory, które będą dostępne wkrótce: ładowanie w kilka sekund, ostatnie miesiące i ładowanie przez radio”, Przyszłe akumulatory wkrótce, ładowanie w kilka sekund, ostatnie miesiące i ładowanie przez radio – Pocket-Lint, http: //www.pocket-lint.com/news/130380-future-batteries-coming-soon-charge-in-seconds-last-months-and-power-over-the-air
3. ScienceDaily, „Batteries Research”, Batteries News – Science Daily, sciencedaily.com/news/matter_energy/batteries/
4. Uniwersytet Stanforda, „Aluminiowa bateria Stanforda stanowi bezpieczną alternatywę dla tradycyjnych akumulatorów”, news.stanford.edu/news/2015/march/aluminum-ion-battery-033115.HTML
5. StoreDot Ltd., „FlashBattery dla smartfonów”, StoreDot Co robimy, store-dot.com/#!smartphones/c1u5l
6. Ars Technica, „Nowa bateria składająca się z wielu nanobaterii”, | Ars Technica, arstechnica.com/science/2014/11/new-battery-composed-of-lots-of-nanobatteries/
7.Nanyang Technological University, „NTU opracowuje ultraszybkie ładowanie akumulatorów o żywotności 20 lat”, News Detail, media.ntu.edu.sg/NewsReleases/Pages/newsdetail.aspx?news=809fbb2f-95f0-4995-b5c0-10ae4c50c934
[ff id=”4″]