211service.com
Saugesnės, ilgiau veikiančios baterijos
Nors pastarojo meto masiniai atšaukimai išryškino ličio jonų akumuliatorių saugos problemas, šiuolaikinės baterijų technologijos iš tikrųjų turi nemažai trūkumų. Pažeistos, perkrautos arba perkaitintos baterijos gali sprogti (žr. Saugesnės ličio jonų baterijos). Tačiau jie taip pat praranda energiją ir praranda galią bei ilgaamžiškumą, jei naudojami esant ekstremalioms temperatūroms, pavyzdžiui, žiemos dieną Ajovoje arba karščio bangą Arizonoje.
Ilgaamžės plonasluoksnės baterijos galėtų dešimtmečius maitinti medicininius implantus ir nuotolinius jutiklius ir galiausiai būti naudojamos elektrinėse transporto priemonėse.
Netrukus prekyboje pasirodys naujo tipo įkraunamos baterijos, kurios padės išspręsti šias problemas. Bet už kainą.
Šios naujos baterijos pakeičia skystą arba gelinį elektrolitą plonais kietų, panašių į stiklą arba polimerinių medžiagų sluoksniais, kurie yra stabilesni. Niekas negali nutekėti, niekas negali užšalti, niekas negali užvirti, plyšti ar sprogti, sako Timas Bradowas, Infinite Power Solutions of Golden, CO, pirmaujančios plonasluoksnių baterijų kūrėjos, verslo plėtros viceprezidentas.
Akumuliatoriuje elektrolitas leidžia teigiamiems jonams pereiti nuo vieno elektrodo prie kito, tuo pačiu verčia elektronus keliauti išorine grandine, tiekdamas energiją. Bradow kompanija ir keletas kitų naudoja kietą stiklinį elektrolitą, kurį nusodina kaip vieną iš plokščių sluoksnių, sudarančių akumuliatorių.
Ši kieta medžiaga ne tik yra saugesnė, bet ir leidžia kūrėjams naudoti gryno ličio metalo elektrodus, kurie gali žymiai padidinti saugojimo talpą. Akumuliatoriai gali atlaikyti ekstremalų šalčio ir karščio poveikį, o tai reiškia, kad, pavyzdžiui, jie gali būti įmontuoti į gumines padangas, kad būtų galima maitinti oro slėgio jutiklius, sako Johnas Batesas, Tenesio valstijos „Oak Ridge Micro-Energy“ vyriausiasis techninis pareigūnas.
Plonos plėvelės elementai taip pat gali būti saugomi dešimtmečius ir išlaiko beveik visą įkrovą, teigia kūrėjai, ir tiekia galingą energijos pliūpsnį, kai pagaliau reikia. Be to, daugelyje programų jie gali būti aktyviai naudojami dešimtmečius, nes juos galima įkrauti ir iškrauti dešimtis tūkstančių kartų.
Dėl šių savybių plonasluoksnės baterijos idealiai tinka kai kurioms naujoms technologijoms. Nuotoliniams jutikliams, kurie sunaudoja nedidelį kiekį energijos nuo vibracijos, radijo perdavimo ar šviesos, reikia baterijų, kurios galėtų saugoti šį mikro energijos šaltinį ir laikui bėgant jo nenutekėti. Ir nuotoliniams jutikliams reikia didelės galios serijų, kurias gali pateikti daugelis šių elementų, kad galėtų siųsti duomenis radijo signalais į centrinę stotį.
Galimybė maitinti radijo ryšį taip pat svarbi būsimiems medicininiams implantams, kuriais bus pristatyti vaistai arba matuojamas gliukozės kiekis. Šioms programoms taip pat bus naudingas ilgas baterijų tarnavimo laikas; juos galima įkrauti ir iškrauti per daugelį metų, todėl nereikės jų pakeisti operacijos. Tai puikus akumuliatoriaus tipas bet kuriam RF įrenginiui maitinti, nes jis akimirksniu įsijungia impulsu, o tada pereina į miego režimą, sako Bradow. Štai ką mūsų akumuliatorius mėgsta, o kiti akumuliatoriai nekenčia. Jo įmonė kitais metais planuoja pradėti masinę baterijų gamybą.
Nepaisant to, plonasluoksnės baterijos gali būti ne naujos kartos pasirinkimas daugeliui nešiojamųjų kompiuterių. Taip yra todėl, kad jų gamybai naudojami procesai, pvz., fizinis nusodinimas garais, vis dar yra per brangūs dideliems akumuliatoriams gaminti. Be to, šios baterijos, kurių storis gali siekti vos vieną dešimtąją milimetro, kiekviena talpina tik mikro kiekį energijos – vos vieną tūkstantąją tiek, kiek šiandien yra nešiojamųjų kompiuterių baterijose. Nors juos būtų galima sukrauti, kad būtų pakankamai talpos, pakuotės sluoksniai, atskiriantys aktyviąsias medžiagas kiekvienoje baterijoje, panaikintų jų talpos pranašumus. Tai yra, jie greičiausiai kainuotų daugiau, bet nebūtinai būtų mažesni.
Pirmieji pritaikymai, tokie kaip pramoninių jutiklių paketai aukštos temperatūros įrangoje ar naftos gręžiniuose, bus tokie, kuriuose pirkėjai bus pasirengę mokėti 100 USD už jų poreikius atitinkančias baterijas. Bradow teigia, kad jų baterijos gali būti pagamintos daug pigiau ir dideliais kiekiais, tačiau galiausiai jos bus praktiškos paskirstytuose jutiklių tinkluose.
Nepaisant dabartinių plonasluoksnių baterijų trūkumų, MIT medžiagų chemijos profesorius Donaldas Sadoway'us teigia, kad kai kurios jų versijos ateityje varys nešiojamuosius kompiuterius ir elektrines transporto priemones. Jo nuomone, pagrindinis jų privalumas, be saugumo, yra tai, kad viename iš elektrodų galima naudoti gryną litį, o tai neįmanoma naudojant skystus elektrolitus: jei galite pereiti prie ličio, pasieksite aukščiausią rezultatą. anodo talpa, sako jis.
Priešingai nei į stiklą panašus elektrolitas, kurį naudoja Infinite Power Solutions ir kiti, Sadoway sukūrė kieto polimero elektrolitą (šiandien ličio jonų polimerų baterijose naudojamas gelis), skirtą naudoti plonasluoksnėse baterijose. Šis elektrolitas, anot jo, gali būti apdorojamas ritiniais, pavyzdžiui, laikraščiais, arba kitu didelio našumo procesu. Pasak jo, toks plonasluoksnių baterijų procesas, nors pramonėje šiuo metu neplėtojamas, galėtų sumažinti išlaidas, o naujoviški elektrodų pakavimo būdai galėtų sumažinti dydį. Laboratorijoje pagaminome baterijas, kurių vienam kilogramui galia yra 300 vatvalandžių, sako jis. Tai du kartus geriausia ličio jonų baterija šiandien rinkoje.