Исследование быстрой зарядки аккумуляторов: круто, супертехнологично и потрясающе!

С тех пор, как мобильные телефоны стали популярными, важность электрических батарей во всем мире неуклонно растет. Согласно Википедии, в 2013 году во всем мире использовалось 6,8 миллиарда мобильных телефонов (включая смартфоны), и 97 из 100 человек в мире имели хотя бы один мобильный телефон. В эти числа входят некоторые из самых бедных из нас. Хотя большое количество пользователей не выходит за рамки обычных голосовых вызовов (и редких текстовых сообщений), доступность бесплатных, отличных и простых в использовании «приложений» (или приложений), разнообразие и количество которых увеличивается с каждым днем, постепенно привлекает многих из них. категории для «базовых» пользователей мобильных телефонов. Многие из людей, которые сегодня используют ПК в качестве основного вычислительного устройства, зная, что ПК вот-вот утратят свое доминирующее положение в компьютерном мире, также начинают переходить на смартфоны. Ожидается, что эти факторы приведут к увеличению числа пользователей смартфонов на 35% к 2020 году (или 9,2 миллиарда пользователей по всему миру).

По мере того как смартфоны становятся тоньше, легче, умнее, в них используются дисплеи большего размера и т. Д., Они потребляют больше энергии. Следовательно, для успеха будущих смартфонов остро необходимы сверхбыстрые аккумуляторы большой емкости, которые можно перезаряжать несколько раз, прежде чем они будут уничтожены.

Есть и другие важные применения, которые зависят от быстрой зарядки батарей для их благополучия. Одна из них — это индустрия популярных электромобилей (EV). Пользователи ожидают, что время зарядки аккумулятора будет сравнимо с тем, что потребовалось бы для заправки на заправочной станции сегодня, а это примерно 4-5 минут. Еще одним очень важным приложением являются интеллектуальные сети — интеллектуальные станции управления электроэнергией, в которых управляются входы и выходы пользователей. Аккумуляторы большой емкости, быстро заряжающиеся / разряжающиеся, необходимы для хранения избыточной энергии (когда картридж превышает потребность) и высвобождения ее при нехватке. Немного менее критичны, но не менее важны аккумуляторы с быстрой зарядкой, используемые в умных часах, умных домах и медицинских устройствах (PHD).

Несколько лет назад стало, несомненно, ясно, что литий-ионные батареи (лучшая из используемых в настоящее время аккумуляторных технологий) совершенно не подходят для будущих требований. Между литий-ионной технологией и предполагаемыми батареями будущего существует такой огромный разрыв, что стало очевидно, что «квантового скачка» (или революции) в технологии батарей недостаточно. Вот почему, хотя о нем еще не было новостей, во многих ведущих университетских и корпоративных научно-исследовательских центрах были начаты лихорадочные и неистовые исследования, чтобы найти эту высокую аккумуляторную технологию будущего с такими функциями, как: время перезарядки в течение нескольких минут или даже секунд (вау!), меньший вес (до половины на аккумуляторах электромобилей), более высокая емкость, безопасность (никаких электрических пожаров или взрывов, как у Boeing 787 2013 года!), значительно меньшие затраты, простота в обращении и тысячи рабочих циклов. и десять тысяч!

Мысль о достижении «квантового скачка» в технологиях за 1-2 года в недавнем прошлом привела бы в замешательство многих членов исследовательского сообщества. Но теперь все изменилось! Человек, который в последнее время раздвинул границы научного знания беспрецедентными скачками и границами, сегодняшние исследователи, находящиеся на вершине научного знания, похоже, предлагают многообещающие решения в один клик!

Вот список наиболее перспективных технологий, изучаемых на момент написания этой статьи. (Примечание: исследования аккумуляторов с быстрой зарядкой в ​​настоящее время наводнены множеством альтернативных технологий, конкурирующих за первое место. Поскольку их так много, автор не попытался предоставить исчерпывающий список. Вместо этого, по его мнению, приведенный ниже список является лучшим из всего числа.)

ТЕХНОЛОГИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ГРАФИТА (дополнительную информацию см. Ссылочные номера 2 и 4):

Во главе списка стоит технология графит-алюминий, разработанная в Стэнфордском университете в США. Удивительно, потому что время зарядки составляет 1 минуту (да, 60 секунд!). Хотя его емкость примерно вдвое меньше, чем у литий-ионного, недостаток он компенсирует невероятным временем перезарядки. По сравнению с литий-ионным сроком службы около 1000 циклов зарядки, алюминиевый графит длится не менее 7500 циклов. Он также намного безопаснее, чем литий-ионный — ученые говорят, что даже если вы его просверлите, он не загорится!

ТЕХНОЛОГИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ВОЗДУХА (ДЛЯ электромобилей) (Справочные номера 1 и 2):

В алюминиево-воздушной (Al-воздушной) батарее кислород из воздуха используется в катоде, поэтому отдельный окислитель не требуется. Этот тип батареи имеет плотность энергии, которая может обеспечить электромобиль таким же количеством энергии, как и его бензиновые аналоги. Запас хода на одной полной зарядке составляет около 1000 миль! Если вы проезжаете до 2000 миль в месяц, может быть достаточно нескольких пополнений!

Что впечатляет в этой батарее, так это то, что она составляет лишь половину веса нынешней литиевой батареи. Удалив половину веса аккумулятора, вы получите гораздо большую полезную нагрузку для перевозки пассажиров и грузов (примечание: аккумулятор является самым тяжелым компонентом в электромобиле. Например, в Tesla Roadster аккумулятор составляет около одной трети общего веса, так что сэкономленный вес, то есть одна шестая от общего веса. , было значительным).

АЛЮМИНИЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ (ДЛЯ EV) (Ссылка № 2):

Это другой тип технологии воздух-воздух, о которой говорилось выше. Ух ты, потому что он работает с водой (как с обычной, так и с морской) и имеет в 40 раз большую емкость, чем литий-ионный!

БЫСТРАЯ ЗАРЯДКА НА ОСНОВЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ (Ссылка № 5):

StoreDot Ltd., израильская высокотехнологичная компания по быстрой зарядке, вскоре выпустит универсальное зарядное устройство для смартфонов «FlashBattery for SmartPhones». Компания использует запатентованные органические соединения, созданные / обработанные с использованием нанотехнологий.

Что делает это восхитительным? Он может зарядить любой телефон, независимо от марки или модели, за одну минуту (максимум)!

Зарядное устройство можно использовать не только для телефонов, но и для зарядки носимых устройств, PHD, планшетов и т. Д. Но есть одна загвоздка — пока проверено, но пока нет в продаже! Прежде чем он появится в розничных магазинах, может потребоваться год.

StoreDot также скоро предложит «FlashBattery for EV» — быстрое зарядное устройство для электромобилей. Этот продукт предназначен для зарядки автомобильного аккумулятора всего за пять минут!

БЫСТРАЯ ЗАРЯДКА НА РАДИО ВОЛНАХ (№ 2):

В этой технологии электричество, используемое для зарядки, передается посредством радиоволн.

Не очень приятно, не считая того, что он беспроводной и заряжается на расстоянии до 20 футов. Есть еще одна загвоздка — он не сразу доступен на рынке.

ORGANIC FLOW TECHNOLOGY (Ссылка № 2 и Википедия):

Технология органического потока, разработанная MIT (Массачусетский технологический институт), генерирует электричество с использованием органического вещества AQDS (9,10-антрахинон-2,7-дисульфоновая кислота) в качестве носителя заряда.

Нас удивляет снижение затрат на производство электроэнергии на 97% (мощность батареи) — в то время как металлические батареи обеспечивают 1 кВтч энергии за 700 долларов, батареи с органическим потоком обеспечивают такую ​​мощность всего за 27 долларов!

НАНОБАТАРЕИ (ссылочные номера 2, 6 и Википедия):

Нанобатареи изготавливаются из «нано» аккумуляторов (т.е. размером от 10 до -9 метров). «Нано» батареи создаются путем вставки двух электродов в крошечное отверстие (или «нанопору») в электроизоляционной мембране или в металлическом соединении (таком как оксид алюминия), разделенных тонким изолирующим слоем. Большое количество «нанопор» связано вместе, образуя целостную батарею.

Есть ли в них что-нибудь превосходное? Да! Нанопоры настолько малы, что их невозможно увидеть по отдельности. Они могут удерживать в четыре раза больше энергии, чем литий-ионные батареи, и полностью заряжаются за 10 минут. Кроме того, они имеют срок службы около 1000 циклов зарядки.

NTU LITHIUM TITANIUM DIOXIDE TECHNOLOGY (FOR EV) (Ссылка № 7 и Википедия):

Это технологический прорыв, разработанный Наньянским технологическим университетом (NTU) в Сингапуре. NTU заявляет, что заменив графитовый катод, используемый в литий-ионных батареях, на недорогой гель из диоксида титана, он разработал сверхбыструю зарядку батареи, которая заряжается до 70% своей емкости за две минуты! Помимо двухминутной зарядки, впечатляет удивительный срок службы в 20 лет.

Ожидается, что индикатор срока службы батареи, в основном предназначенный для электромобилей, значительно снизит затраты, которые в противном случае возникли бы в результате частой замены батареи.

ВНИМАНИЕ: Как упоминалось ранее, исследования в области быстрой зарядки аккумуляторов — это новая область, которая сейчас наполнена несколькими альтернативными и многообещающими технологиями. Технологии, основанные на металлической пенной подложке, кремнии, ионах натрия, микробных топливных элементах, работающих на мочи, солнечной энергии, водороде, свечной саже и некоторых других, которые находятся в стадии исследования и разработки, не были включены в приведенный выше список, который, по мнению автора, является лучшим из всех. . Одним из заметных недостатков является технология «воздушного заряда» Мередит Перри, в которой для зарядки используется электрическая энергия, передаваемая ультразвуком. Долгожданная и высоко ценимая технология до недавнего времени, по-видимому, не прошла недавние оценочные испытания, поэтому ее пришлось исключить из рассмотрения.

Библиография: (Чтобы получить доступ к ссылочным номерам с 3 по 7, вам необходимо вырезать и вставить ссылку в свой браузер)

1. Джеффри Марлоу, «10 ведущих областей исследований», 10 основных областей исследований | Проводной, http://www.wired.com/2013/08/the-10-hottest-fields-of-science-research/

2. Pocket-lint, «Скоро появятся аккумуляторы будущего: зарядка за секунды, последние месяцы и беспроводная зарядка», «Скоро появятся аккумуляторы будущего: зарядка за секунды, последние месяцы и беспроводная зарядка — 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, «Исследование аккумуляторов», Battery News — Science Daily, sciencedaily.com/news/matter_energy/batteries/

4. Стэнфордский университет, «Стэнфордская алюминиевая батарея — безопасная альтернатива обычным батареям», news.stanford.edu/news/2015/march/aluminium-ion-battery-033115.HTML

5. StoreDot Ltd., «FlashBattery для смартфонов», StoreDot What We Do, store-dot.com/#!smartphones/c1u5l

6. Ars Technica, «Новая батарея, состоящая из множества нанобатарей» | Ars Technica, arstechnica.com/science/2014/11/new-battery-composed-of-lots-of-nanobatteries/

7. Технологический университет Наньян, «NTU разрабатывает сверхбыстрые аккумуляторные батареи, срок службы которых составляет 20 лет», News Detail, media.ntu.edu.sg/NewsReleases/Pages/newsdetail.aspx?news=809fbb2f-95f0-4995-b5c0- 10ae4c50c934

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Рекомендуем

Солнечная энергия: будущее уже наступилоСолнечная энергия: будущее уже наступило

На протяжении десятилетий солнечная энергия рекламировалась как альтернативный источник энергии. Тем не менее, солнечная энергия все чаще становится неотъемлемой частью традиционных источников энергии в качестве жизнеспособного и экономичного варианта электроэнергии.

Может ли солнечная энергия укрепить наше будущее — может быть, когда-нибудь, но еще нетМожет ли солнечная энергия укрепить наше будущее — может быть, когда-нибудь, но еще нет

Он считает себя благородной мечтой об альтернативном энергетическом будущем, мне нравится думать здесь сам, но я также понимаю, что закон непредвиденных последствий так же реален, как и Мерфи, и его

Скрытая стоимость оформления документов в солнечных проектахСкрытая стоимость оформления документов в солнечных проектах

Согласно недавнему отчету, стоимость одного ватта солнечной батареи увеличивается примерно на 1 доллар за ватт из-за обширной документации, необходимой для ее получения, комплектации и финансирования. По словам Стивена Чана, главного