Быстрая зарядка батареи Исследование: Горячий, Супер Высокий Технология и восторг!

С тех пор, как мобильные телефоны стали популярными, важность электрических батарей постоянно растет во всем мире. Согласно Wikipedia, в 2013 году во всем мире использовалось около 6,8 миллиардов мобильных телефонов (включая смартфоны), и 97 из 100 человек в мире имели хотя бы один мобильный телефон. Эти цифры включают в себя некоторые из самых бедных среди нас. Несмотря на то, что большое количество пользователей не выходят за рамки обычных голосовых вызовов (и редких текстовых сообщений), наличие бесплатных, превосходных, простых в использовании «приложений» (или приложений), число которых растет в течение дня, постепенно привлекает многих в этой категории. стать «основными» пользователями мобильных телефонов. Многие люди, которые сегодня используют компьютеры в качестве своего основного компьютерного устройства, осознавая, что ПК скоро революционизируют свое положение в мире компьютеров, также начинают переходить на смартфоны. Ожидается, что эти факторы увеличат количество пользователей смартфонов на 35% к 2020 году (или 9,2 миллиарда пользователей по всему миру).

По мере того как смартфоны становятся тоньше, легче, умнее, используют большие дисплеи и т. Д., Они все больше жаждут энергии. Таким образом, для успеха будущих смартфонов критически необходимы аккумуляторы большой емкости и сверхбыстрая зарядка, которые можно заряжать много раз до разрушения.

Есть и другие важные приложения, которые зависят от быстродействующих батарей для их благополучия. Одним из них является электромобиль (EV) с высоким престижем. Пользователи ожидают, что время зарядки аккумулятора будет сопоставимо со временем, необходимым для заправки топлива на заправочной станции сегодня, то есть около 4-5 минут. Другим очень важным приложением являются интеллектуальные сети — интеллектуальные станции управления электроэнергией, которые управляют электроэнергией и оттоками для пользователей. Батареи большой емкости и быстрая зарядка / разрядка необходимы для накопления избыточной энергии (когда вход превышает спрос) и выпуска в случае дефицита. Немного менее важным, но важным является быстрая зарядка аккумуляторов, используемых в умных часах, умных домах и персональных медицинских устройствах (PHD).

Несколько лет назад стало очевидно, что литий-ионные аккумуляторы (лучшая на сегодняшний день технология аккумуляторов) определенно не будут соответствовать будущим требованиям. Существует настолько большой разрыв между литий-ионной технологией и проектируемой батареей будущего, что стало очевидным, что «квантового скачка» (или революции) в батарейной технологии достаточно. Поэтому, хотя они еще не появились в новостях, лихорадочные и безумные исследования были начаты во многих ведущих научно-исследовательских центрах Университета и Корпорации, чтобы найти эту передовую аккумуляторную технологию будущего с такими функциями, как время зарядки порядка нескольких минут или даже секунд ( вау!), меньший вес (максимум наполовину в случае электромобилей), большая емкость, безопасность (вы не можете ожидать электрических пожаров и взрывов, напоминающих Boeing 787 2013 года!), значительно более низкие затраты, простое обслуживание и время цикла в тысячи и десятки раз тысячи!

Размышления о достижении «квантового скачка» в технологии в течение 1-2 лет заставили бы многих ученых ошарашиться в недавнем прошлом. Но теперь все изменилось! Человек, который в последнее время перешел границы научного знания благодаря беспрецедентным скачкам, сегодняшние исследователи, находящиеся на вершине научного знания, как представляется, предлагают очень многообещающие решения сразу после того, как их бросят в голову!

Вот набор наиболее перспективных технологий, которые исследуются на момент написания этой статьи. (Примечание: исследования по быстрой зарядке аккумулятора в настоящее время затоплены многими альтернативными технологиями, которые конкурируют за № 1. Их так много, что автор не пытался предоставить исчерпывающий список, вместо этого приведенный ниже список показывает лучшие из серии, по его мнению.)

АЛЮМИНИЕВЫЙ-ГРАФИТОВЫЙ ТЕХНОЛОГИЯ (для получения дополнительной информации см. Номера ссылок 2 и 4):

В верхней части списка находится алюминиево-графитовая технология, разработанная в Стэнфордском университете в США. Это приятно, потому что 1 минута (да, 60 секунд!). Время зарядки. Несмотря на то, что его емкость составляет около половины Li-ion, он компенсирует это невероятным временем зарядки. По сравнению со сроком службы литий-иона с около 1000 циклов зарядки, алюминиевый графит длится не менее 7500 циклов. Это намного безопаснее, чем литий-ионный — ученые говорят, что даже если вы посмотрите на него, он не загорится!

АЛЮМИНИЕВЫЕ ВОЗДУШНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ (ДЛЯ EV) (ссылочные номера 1 и 2):

В алюминиево-воздушной батарее (Al-air) кислород из воздуха используется в катоде, поэтому отдельного окислителя не требуется. Аккумуляторы этого типа имеют плотность энергии, которая может снабжать электроэнергию энергией, которая подходит для ее бензиновых аналогов. Диапазон на одном, полностью заряженном составляет около 1000 миль! Если вам нужно 2000 миль в месяц, вам может понадобиться несколько перезарядок!

То, что происходит в этой батарее, составляет только половину веса нынешней литиевой батареи. Половина веса батареи обеспечивает гораздо больший груз для перевозки пассажиров и грузов (обратите внимание: батарея является самым тяжелым компонентом электромобиля, например, в Tesla Roadster батарея составляет примерно одну треть от общего веса, так что сэкономленная масса, или одна шестая от общего веса, это было существенно).

АЛЮМИНИЕВЫЕ ВОЗДУШНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ (ДЛЯ ЭВ) (ссылочный номер 2):

Это другой тип, чем технология Al-Air, рассмотренная выше. Ничего себе, потому что он работает на воде (обычной и морской) и имеет емкость в 40 раз больше, чем Li-ion!

БЫСТРОЕ СОЕДИНЕНИЕ В НАНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БАЗЕ (номер ссылки 5):

StoreDot Ltd., израильская высокотехнологичная компания, занимающаяся зарядкой аккумуляторов, в скором времени предложит универсальное зарядное устройство для смартфонов «FlashBattery для смартфонов». Компания использует запатентованные органические соединения, созданные / управляемые нанотехнологиями.

Что заставляет его вести себя? Он может заряжать любой телефон, независимо от марки или модели, за минуту (максимум)!

В дополнение к телефонам, зарядное устройство может использоваться для зарядки несущих устройств, PHD, планшетов и тому подобного. Однако есть одна загвоздка — хотя было доказано, что она еще не доступна на рынке! Это может занять год, чтобы стать доступным в розничных магазинах.

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

БЫСТРАЯ ЗАРЯДКА РАДИОКОЛОН (номер ссылки 2):

В этой технологии электричество, используемое для зарядки, передается по радиоволнам.

Не очень захватывающе, за исключением того, что он беспроводной и заряжается с расстояния до 20 футов. И здесь есть одна загвоздка — она ​​не сразу доступна на рынке.

ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ПОТОКА (№ 2 и Википедия):

Технология органических потоков, разработанная MIT (Массачусетский технологический институт), генерирует электричество, используя органическое вещество, AQDS (9,10-антрахинон-2,7-дисульфоновая кислота) в качестве носителя заряда.

Он потребляет нам 97% затрат на производство электроэнергии (батарея) — в то время как металлические батареи выдают 1 кВт-ч электроэнергии до 700 долларов США, батареи с органическим потоком обеспечивают столько энергии всего за 27 долларов США!

NANOBATERIES (ссылочные номера 2, 6 и Wikipedia):

Наноэлементы изготавливаются из батарей типа «нано» (то есть с размерами от 10 до 9 метров). «Нано» батареи создаются путем размещения двух электродов в крошечном отверстии (или «нанопоре») в электроизоляционной мембране или металлическом соединении (например, оксиде алюминия), разделенном тонким изолирующим слоем. Большое количество «нанопор» соединяются друг с другом, создавая полноценный аккумулятор.

Что-то над ними на высшем уровне? Да! Нанопоры настолько малы, что не видны по отдельности. Они могут удерживать до четырехкратной энергии Li-ion и полностью заряжаться за 10 минут. Кроме того, они имеют срок службы около 1000 циклов зарядки.

ТЕХНОЛОГИЯ ДИОКСИДА НИТАНА ЛИТИЯ (NW) (номер ссылки 7 и Википедия):

Это технологический прорыв, основанный на Сингапурском технологическом университете Наньян (NTU). Заменив графитовый катод в литий-ионных батареях в дешевом геле из диоксида титана, NTU утверждает, что разработал сверхбыструю батарею, которая заряжается до 70% за две минуты! В дополнение к двухминутной зарядке, экстраординарный срок службы составляет 20 лет.

Ожидается, что в первую очередь для электромобилей, срок службы батареи значительно сократит расходы, которые в противном случае стали бы следствием частой замены батареи.

ВНИМАНИЕ: Как упоминалось ранее, быстрая зарядка аккумулятора — это растущая область, которая в настоящее время заполнена несколькими альтернативными, многообещающими технологиями. Технологии, основанные на подложке из металлической пены, кремния, ионов натрия, микробных мочевых топливных элементов, солнечной энергии, водорода, сажи и некоторых других, которые охватываются исследованиями и разработками, были опущены при создании приведенного выше списка, который, по мнению авторов, является наилучшим из возможных. , судьба. Одним из важных упущений является «зарядка по воздуху» Мередит Перри, которая использует электричество, передаваемое ультразвуком, для зарядки. Ожидаемая, высоко фетиш-технология до недавнего времени, по-видимому, не прошла последние оценочные тесты, поэтому ее пришлось отклонить.

Ссылки: (Для доступа к ссылочным номерам с 3 по 7 необходимо вырезать и вставить ссылку в браузере)

1. Джеффри Марлоу, «10 самых интересных областей научных исследований», 10 самых интересных областей научных исследований Wired, http://www.wired.com/2013/08/the-10-hottest-fields-of-science-research/

2. Pocket-lint, «Будущие батареи, которые скоро появятся: зарядите в считанные секунды, в последние месяцы и зарядите в воздухе», «Будущие батареи, которые скоро появятся: зарядка через несколько секунд, последние месяцы и зарядка в воздухе» — Pocket tugging, http: //www.pocket-lint.com/news/130380-future-batteries-coming-soon-charge-in-seconds-last-miesiąc-i-power-w-sheair

3. ScienceDaily, «Тестирование батареи», Новости о батарее — Science Daily, sciencedaily.com/news/matter_energy/batteries/

4. Стэнфордский университет, «Алюминиевая батарея Стэнфорда предлагает безопасную альтернативу обычным батареям» news.stanford.edu/news/2015/march/aluum-ion-battery-033115.HTML

5. StoreDot Ltd., «FlashBattery для смартфонов», StoreDot Что мы делаем, store-dot.com/#!smartphones/c1u5l

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

7. Технологический университет Наньян, «НТУ разрабатывает сверхбыструю зарядку батареи, которая длится 20 лет», Подробности новостей, media.ntu.edu.sg/NewsReleases/Pages/newsdetail.aspx?news=809fbb2f-95f0-4995-b5c0- 10ae4c50c934

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *