Мобилната технология нараства експоненциално, но технологията за батерии не се справя. Ние достигаме физическите граници на това, което могат да направят конвенционалните литиево-йонни и литиево-полимерни дизайни. Решението може да е нещо, наречено твърда батерия.



Какво е твърда батерия?

В конвенционалния дизайн на батерията - най-често литиево-йонната - се използват два твърди метални електрода с течна литиева сол, действаща като електролит. Йонните частици се движат от единия електрод (катода) към другия (анода), докато батерията се зарежда и обратно, когато се разрежда. Течният електролит на литиева сол е средата, която позволява това движение. Ако някога сте виждали батерия да корозира или да бъде пробита, киселината от батерията, която изтича (или понякога експлодира), е течният електролит.

В твърда батерия и положителният, и отрицателният електрод и електролитът между тях са твърди парчета метал, сплав или някакъв друг синтетичен материал. Терминът твърдо състояние може да ви напомня за SSD устройства за данни , и това не е случайно. Твърдотелните устройства за съхранение използват флаш памет, която не се движи, за разлика от стандартния твърд диск, който съхранява данни на въртящ се магнитен диск, захранван от малък двигател.

google docs задайте шрифт по подразбиране

Въпреки че идеята за твърдотелни батерии съществува от десетилетия, напредъкът в тяхното развитие тепърва започва, понастоящем стимулиран от инвестиции от компании за електроника, производители на автомобили и общи индустриални доставчици.

Какво е по-доброто за твърдотелните батерии?

Твърдотелните батерии обещават няколко различни предимства пред техните братовчеди, пълни с течност: по-добър живот на батерията, по-бързо време за зареждане и по-безопасно изживяване.

добавяне на ical към календара на Google
Реклама

Твърдотелните батерии компресират анода, катода и електролита в три плоски слоя, вместо да суспендират електродите в течен електролит. Това означава, че можете да ги направите по-малки или поне по-плоски, като същевременно задържате толкова енергия, колкото по-голяма батерия на течна основа. Така че, ако замените литиево-йонната или литиево-полимерната батерия в телефона или лаптопа си с твърда батерия със същия размер, тя ще получи много по-дълго зареждане. Като алтернатива можете да направите устройство, което държи същия заряд, много по-малко или по-тънко.

Твърдотелните батерии също са по-безопасни, тъй като няма токсична, запалима течност за разливане и те не отделят толкова много топлина, колкото обикновените акумулаторни батерии. Когато се прилагат към батерии, които захранват текущата електроника или дори електрически автомобили, те също могат да се презаредят много по-бързо - йоните могат да се движат много по-бързо от катода към анода.

Според последното изследване твърдотелната батерия може да превъзхожда конвенционалните акумулаторни батерии с 500% или повече по отношение на капацитета и да се зарежда за една десета от времето.

Какви са недостатъците?

Тъй като твърдотелните батерии са нововъзникваща технология, те са невероятно скъпи за производство. Толкова скъпи, всъщност, че не са инсталирани в никоя голяма електроника от потребителски клас към момента на писане. През 2012 г, анализатори, пишещи за отдела за софтуерен анализ и усъвършенствана обработка на материали от Университета на Флорида изчисли, че производството на типична твърда батерия с размер на мобилен телефон ще струва около 15 000 долара. Една достатъчно голяма, за да задвижи електрическа кола, би струвала 100 000 долара.

Създаването на твърдотелна батерия, достатъчно голяма, за да захранва вашия телефон, днес струва хиляди долари.

Част от това е, защото икономиите от мащаба не са налице – стотици милиони презареждащи се батерии се произвеждат всяка година в момента, така че производствените разходи за материалите и оборудването са разпределени в огромни линии за доставка. Има само няколко компании и университета, които изследват твърдотелни батерии, така че цената за производство на всяка от тях е астрономична.

Друг е въпросът с материалите. Докато свойствата на различни метали, сплави и метални соли, използвани за конвенционалните акумулаторни батерии, са добре известни, в момента не знаем най-добрия химичен и атомен състав за твърд електролит между метални аноди и катоди. Текущите изследвания стесняват това, но трябва да съберем по-надеждни данни, преди да можем да съберем или синтезираме материалите и да инвестираме в производствените процеси.

Windows търси текст във файлове

Кога ще мога да използвам твърда батерия?

Както при всички нововъзникващи технологии, опитът да разберете кога ще се сдобиете с нея е в най-добрия случай предположение.

Реклама

Обнадеждаващо е, че много огромни корпорации инвестират в изследванията, необходими за внедряването на твърдотелни батерии на потребителския пазар, но срамувайки се от голям пробив в близко бъдеще, е трудно да се каже дали ще има голям скок напред. Поне една автомобилна компания казва, че ще бъде готов да постави такъв в превозно средство до 2023 г., но не предполага колко може да струва тази кола. Пет години изглеждат прекалено оптимистични; десет години изглежда по-вероятно. Може да минат двадесет години или повече, преди материалите да бъдат уредени и производствените процеси да бъдат разработени.

Но както казахме в началото на статията, конвенционалната технология за батерии започва да се удря в стената. И няма нищо подобно на потенциалните продажби, които да стимулират научни изследвания и разработки. Поне малко (много, много малко) е възможно скоро да можете да използвате джаджа или да шофирате кола, захранвана от твърда батерия.

Кредит на изображението: Сухарас Вонгпет /Shutterstock, Даниел Красон /Shutterstock

ПРОЧЕТЕТЕ СЛЕДВАЩО
  • › Компютърната папка е 40: Как Xerox Star създаде работния плот
  • › Какво представлява MIL-SPEC защита от изпускане?
  • › Как да намерите своя Spotify Wrapped 2021
  • › 5 уебсайта, които всеки потребител на Linux трябва да направи отметка
  • Кибер понеделник 2021: Най-добрите технологични сделки
  • › Функции срещу формули в Microsoft Excel: Каква е разликата?