211service.com
Drošāki, ilgāk kalpojoši akumulatori
Lai gan nesenie masveida atsaukumi ir uzsvēruši litija jonu akumulatoru drošības problēmas, mūsdienu akumulatoru tehnoloģijām patiesībā ir vairākas nepilnības. Ja akumulatori ir bojāti, pārlādēti vai pārkarsti, tie var eksplodēt (skatiet Drošākas litija jonu baterijas). Bet tie arī izplūst enerģiju un zaudē spēku un ilgmūžību, ja tos izmanto ekstremālās temperatūrās, piemēram, ziemas dienā Aiovas štatā vai karstuma vilnī Arizonā.
Ilgstošas plānslāņa baterijas varētu darbināt medicīniskos implantus un tālvadības sensorus gadu desmitiem un galu galā izmantot elektriskajos transportlīdzekļos.
Drīzumā tirdzniecībā būs pieejams jauna veida uzlādējams akumulators, kas pārvarēs šīs problēmas. Bet par maksu.
Šīs jaunās baterijas aizstāj šķidruma vai gēla elektrolītu ar plāniem cietu stikla vai polimēru materiālu slāņiem, kas ir stabilāki. Nekas nevar noplūst, nekas nevar sasalt, nekas nevar uzvārīties, plīst vai eksplodēt, saka Tims Bredovs, vadošā plānslāņa akumulatoru izstrādātāja Infinite Power Solutions of Golden, CO biznesa attīstības viceprezidents.
Akumulatorā elektrolīts ļauj pozitīvajiem joniem pārvietoties no viena elektroda uz otru, vienlaikus liekot elektroniem pārvietoties pa ārēju ķēdi, nodrošinot enerģiju. Bradow uzņēmums un nedaudzi citi izmanto cietu stiklveida elektrolītu, ko viņi nogulsnē kā vienu no plakaniem slāņiem, kas veido akumulatoru.
Papildus tam, ka šis cietais materiāls ir drošāks, tas ļauj izstrādātājiem izmantot tīra litija metāla elektrodus, kas var ievērojami palielināt uzglabāšanas jaudu. Baterijas var izturēt ārkārtēju aukstumu un karstumu, kas nozīmē, piemēram, tos var iebūvēt gumijas riepās, lai darbinātu gaisa spiediena sensorus, saka Džons Beitss, Oak Ridge Micro-Energy galvenais tehniskais darbinieks Tenesī.
Plānās plēves šūnas var arī glabāt gadu desmitiem, un tās saglabā gandrīz visu savu lādiņu, norāda izstrādātāji, un nodrošina spēcīgu enerģijas pieplūdumu, kad tas beidzot ir nepieciešams. Un daudzās lietojumprogrammās tos var aktīvi izmantot gadu desmitiem, jo tos var uzlādēt un izlādēt desmitiem tūkstošu reižu.
Šīs īpašības padara plānās plēves akumulatorus ideāli piemērotus dažām jaunām tehnoloģijām. Tālvadības sensoriem, kas attīra nelielu enerģijas daudzumu no vibrācijām, radio pārraidēm vai gaismas, ir nepieciešamas baterijas, kas var uzglabāt šo enerģijas mikropadevi, laika gaitā to neizplūstot. Un tālvadības sensoriem ir nepieciešami lieljaudas sēri, ko var nodrošināt daudzas no šīm šūnām, lai nosūtītu datus, izmantojot radio signālus uz centrālo staciju.
Spēja darbināt radio pārraidi ir svarīga arī turpmākajiem medicīniskajiem implantiem, kas piegādās zāles vai mērīs glikozes līmeni. Un šīs lietojumprogrammas gūs labumu arī no bateriju ilgā kalpošanas laika; tos var uzlādēt un izlādēt daudzu gadu laikā, novēršot nepieciešamību pēc operācijas to nomaiņai. Tas ir ideāls akumulators jebkuras RF ierīces darbināšanai, jo tas nekavējoties ieslēdzas ar impulsu un pēc tam pāriet miega režīmā, saka Bredovs. Tas ir tas, ko mūsu akumulators mīl un citi akumulatori ienīst. Viņa uzņēmums plāno nākamgad sākt savu akumulatoru masveida ražošanu.
Tomēr plānās plēves akumulatori var nebūt nākamās paaudzes izvēle lielākajai daļai klēpjdatoru. Tas ir tāpēc, ka to izgatavošanai izmantotie procesi, piemēram, fiziskā tvaiku pārklāšana, joprojām ir pārāk dārgi lielu bateriju ražošanai. Turklāt šīs baterijas, kuru biezums var būt tikai viena desmitā daļa no milimetra, katra satur tikai mikro enerģijas daudzumu — tikai vienu tūkstošdaļu no mūsdienu klēpjdatoru akumulatoriem. Lai gan tos varētu sakraut, lai nodrošinātu atbilstošu uzglabāšanas jaudu, iepakojuma slāņi, kas atdala aktīvos materiālus katrā akumulatorā, liegtu to jaudas priekšrocības. Tas ir, tie, iespējams, maksās vairāk, bet ne vienmēr ir mazāki.
Pirmie pielietojumi, piemēram, rūpniecisko sensoru pakotnēs augstas temperatūras iekārtās vai naftas urbumos, būs tādi, kuros pircēji būs gatavi maksāt 100 USD gabalā par savām vajadzībām atbilstošām baterijām. Bradow saka, ka to akumulatorus varētu izgatavot par daudz mazāku cenu lielos apjomos, taču galu galā tie kļūst praktiski piemēroti sadalītiem sensoru tīkliem.
Neskatoties uz pašreizējiem plānslāņa akumulatoru trūkumiem, MIT materiālu ķīmijas profesors Donalds Sadovejs saka, ka dažas to versijas nākotnē darbosies ar klēpjdatoriem un elektriskajiem transportlīdzekļiem. Pēc viņa domām, to galvenā priekšrocība papildus drošībai ir tā, ka tie ļauj vienā no elektrodiem izmantot tīru litiju, kas nav iespējams, izmantojot šķidros elektrolītus: ja varat pārslēgties uz litiju, jūs esat sasniedzis vislabāko. anoda jaudā, viņš saka.
Atšķirībā no stikla veida elektrolīta, ko izmanto Infinite Power Solutions un citi, Sadoway ir izstrādājis cieto polimēru elektrolītu (mūsdienu litija jonu polimēru akumulatori izmanto želeju) izmantošanai plānslāņa baterijās. Viņš saka, ka šo elektrolītu var apstrādāt ruļļos, piemēram, avīzēs vai citā augstas caurlaidības procesā. Viņš saka, ka šāds plānslāņa bateriju process, lai gan to pašlaik neattīsta rūpniecība, varētu samazināt izmaksas, savukārt novatoriski elektrodu iepakošanas veidi varētu samazināt izmēru. Mēs esam laboratorijā izgatavojuši baterijas, kuru jauda ir 300 vatstundas uz kilogramu, viņš saka. Tas ir divas reizes labākais litija jonu [akumulators] tirgū šodien.