Причины, по которым технологию литиевых аккумуляторов трудно преодолеть

В сентябре 2014 года компания выпустила iPhone нового поколения. Подобно продуктам предыдущих поколений, это новейшие интеллектуальные устройства с процессорами и графическими чипами, значительно повышающие производительность. Однако Apple и другие производители мобильных телефонов ни разу не упомянули на конференции, что один из компонентов не меняется в течение многих лет. Это литиевая батарея. Во всем электронном оборудовании, включая смартфоны, планшеты и электромобили Tesla, используются литиевые батареи, аналогичные первым коммерческим литий-ионным батареям, выпущенным SONY в 1991 году.

В последние 23 года люди не обходятся без инноваций, исследователи во всем мире никогда не прекращали исследования и разработки новых аккумуляторных технологий. Если в 2014 году была сделана серия прорывов, эффективность зарядки, емкость аккумулятора, охлаждение и т.д., традиционные литий-ионные батареи играли все больше и больше, многие новые технологии аккумуляторов, кажется, увидели свет.

Но до сих пор время от батареи по-прежнему трудно позволить человеку быть довольным, технология аккумуляторов по-прежнему является самым большим узким местом, все развитие электронного оборудования и с точки зрения индустриализации, технология аккумуляторов от революционного прорыва, все еще есть большое расстояние.

Вы не можете съесть свой торт и съесть его

Почему аккумуляторные технологии не кажутся прорывными? Основная сила литий-ионного аккумулятора, в чем проблема?

Атомный номер лития 3, что означает наличие трех протонов, это самый легкий из щелочных металлов, что делает его одним из наиболее известных материалов, подходящих для изготовления анодных материалов портативных аккумуляторов.

Конечно, помимо лития, литиевая батарея включает в себя фосфорно-кислотное железо, марганец, графит, титанат и другие металлические и неметаллические материалы. По сравнению с более ранними никелевыми батареями, литиевые батареи меньше, легче, имеют более высокую плотность энергии, для никелевых батарей потребовалось менее 15 лет, технология батарей стала основным направлением электронного оборудования.

Но есть и проблемы, самая главная горячая. Процесс зарядки и разрядки литиевой батареи в условиях высокой плотности внутреннего пространства может выделять много тепла.

Для смартфонов и других небольших электронных устройств, из-за ограничений емкости, лихорадка не большая проблема, полагаться на внутреннюю конструкцию мобильного телефона можно решить проблему рассеивания тепла или теплопроводности, но для электромобилей Tesla это шасси покрыто тысячами литий-ионных аккумуляторов, необходимо принять соответствующие меры по охлаждению.

Вот почему почти все литиевые аккумуляторы для электромобилей или гибридных автомобилей поставляются с огромным объемом оборудования для жидкостного охлаждения, но даже в этом случае некоторые из аккумуляторных батарей электромобиля могут возникнуть в результате пожара или иногда появляются.

Количество литий-ионных аккумуляторов в литиевой батарее фиксировано, если требуется более длительный срок службы батарей, необходимо увеличить количество батарей, но это означает тяжелое оборудование, тепловой взрыв с большей теплотворной способностью и более высокую вероятность. Если вы хотите быть более безопасным или портативным, вам придется пожертвовать количеством батарей и временем использования.

Замена литиевой батареи

Следуя этому ходу мысли, исследователи думали, что направление прорыва - это поиск большей безопасности, материалов с более высокой плотностью энергии, замена литиевой батареи.

Воздух, вероятно, станет одним из лучших вариантов, не так давно израильская технологическая компания разработала, используя алюминий и воздух в качестве электрода батареи нового типа, батарея может использовать молекулы воды в воздухе, а алюминий реагирует и разряжается. .

Фактически, этот вид технологии металл-воздушной батареи появился в начале 1960-х годов, ее принцип основан на использовании 99,9% алюминиевого анода высокой чистоты, молекул воды и кислорода на катоде и использования водного раствора в качестве электролита, алюминиевой пластины для поглощения кислород, полный процесс разряда.

В химическом процессе конечным продуктом является гидроксид алюминия, поэтому этот вид аккумуляторной технологии выглядит более безопасным, более стабильным и с плотностью энергии алюминиево-воздушной батареи намного выше, чем у литиевых батарей, например, теоретическая плотность энергии может достигать 8,1 кВт · ч. В электромобилях Tesla, использующих высокоэнергетические литий-ионные батареи, плотность энергии составляет всего около 0,3 кВтч / кг.

Еще одна не менее популярная революционная идея в области аккумуляторных технологий заключается в том, что если вы не можете заменить литиевую батарею, то используйте способ зарядки.

В настоящее время большинство хотят быть популярными альтернативными способами зарядки, это технология беспроводного источника питания. Обратите внимание, что это не первые годы производителей мобильных телефонов для запуска с лотком для беспроводной зарядки мобильного телефона, а более эффективная технология беспроводного источника питания.

Если в принципе, беспроводная зарядка и беспроводной источник питания не являются большой разницей, оба используют принцип электромагнитной индукции, резонанса или связи. Первоначально он возник в 1890-х годах, когда отец Николая Тесла предложил идеи переменного тока (ac), которые он выдвинул, можно использовать магнитный резонанс между зарядным устройством и оборудованием воздушного транспорта, катушкой и конденсатором между зарядным устройством и оборудованием в образовании резонанса, чтобы реализовать эффективную передачу электричества.

Точка изображения, и певец сопрано мог бы принять некоторые из тех же самых частот вибрации, пение стекла является правдой, но не электромагнитная индукция электронного оборудования и резонансный взрыв.

По сравнению с беспроводной зарядкой преимущество беспроводного источника питания заключается в том, что он преодолевает ограничение расстояния. Решение передатчика, которое компания делает, самое дальнее расстояние при передаче энергии может достигать 10 метров.

Хотя по сравнению с сотнями метров беспроводной сети, расстояние беспроводной передачи энергии и некоторые короткие, но, по крайней мере, на техническом уровне, беспроводной источник питания, были расценены как из первого шага.

Большая проблема

Итак, почему люди не видят что-то похожее на беспроводную сеть в аэропорту, отеле или кафе в горячем беспроводном источнике питания?

На самом деле, самое большое препятствие для популяризации беспроводного источника питания, не достаточно большое расстояние передачи и другие технические проблемы, но различные виды электронного оборудования на рынке стандарта беспроводного источника питания совместимы проблема, которая выходит за рамки управления научно-исследовательскими кадрами.

Как певец сопрано, например, если частота вибрации чашки разная, хочется, чтобы все стекла могли петь, детонация невозможна.

Тем не менее, более чем в 2008 году международные компании и отраслевые ассоциации создали альянс по международным стандартам беспроводной передачи энергии, приверженный техническому стандарту унифицированного беспроводного источника питания, по словам членов союза китайской компании, имеет аналогичный Единое время WiFi не должно быть слишком далеко.

Напротив, заменить литий-ионные аккумуляторы на новую схему аккумуляторных батарей будет намного сложнее. Наиболее многообещающая технология металло-воздушных аккумуляторов требует решения еще многих практических проблем, таких как необходимость добавления воды в аккумулятор в процессе эксплуатации. пакет, и это не аккумуляторные батареи, алюминиевая пластина полностью после окисления гидроксидом алюминия, она должна изменить алюминиевую пластину.

Это, несомненно, увеличит стоимость и предотвратит использование технологии металл-воздушных батарей, но хорошая новость заключается в том, что сейчас исследователи пытаются продлить время реакции окисления алюминия, снизить затраты на переработку алюминия, чтобы как можно скорее коммерциализировать технологию.

Исследователь центра инженерных наук Университета Мотт Кейтлин Кевин считает, что даже если технический уровень достиг коммерческих требований, потребуется много времени, чтобы превратить их в готовый продукт, в котором широко применяется электронное оборудование. Если нет никаких особых триггеров, трудно увидеть настоящую зрелую революционную технологию аккумуляторов, по крайней мере, за последние пять лет.

Страница содержит содержимое машинного перевода.