الإعلانات
تتطور تقنية البطارية بمعدل لا يمكن إيقافه على ما يبدو.
يبدو الأمر كما لو كان كل شهر ، نكتب عن بعض التطورات الجديدة أو غيرها ، مع إمكانية إحداث خلايا تحمل طويلة للغاية. نحن متحمسون لإمكانيات هذه تعطينا ، مثل سيارات كهربائية 6 سيارات كهربائية يمكنك فعلاً تحملهاتعتقد أنك لا تستطيع تحمل سيارة كهربائية؟ خطأ. تظهر هذه السيارات الست مدى قدرة السيارات الكهربائية ذات الأسعار المعقولة. اقرأ أكثر ليست قابلة للحياة فقط ، ولكن أيضا بأسعار معقولة.
مثل هذه البطاريات الجديدة من صناعة الالكترونيات تيتان الألمانية ، بوش. ليس فقط يمكن أن تستمر لفترة أطول ، ولكن يمكنهم أيضًا رؤية السيارات الكهربائية تسير ضاعف النطاق على نفس التهمة.
مرحبًا بك في عالم مثير من بطاريات ليثيوم أيون ذات الحالة الصلبة.
المزايا الفريدة لهذه البطاريات
لذلك ، قبل أن ندخل اللحم في هذه المسألة ، من المحتمل أن نستكشف الفرق بين البطاريات السائلة والبطارية المنحل بالكهرباء الصلبة.
تستخدم تقنية البطارية الأكثر دراية بالكهرباء السائلة. يمكن العثور على هذه البطاريات في أي مكان - من أجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى الهواتف المحمولة إلى الساعات الذكية. لكنها تأتي مع بعض العيوب الرئيسية.
بطاريات بالكهرباء السائلة تتطلب تعبئتها في كل خلية في حالة معدنية كثيفة مختومة بإحكام. هذه ضرورية للسلامة ، ولكن تقليل كثافة الطاقة وإضافة الوزن والحجم.
كما أنها باهظة الثمن (نسبيًا) في التصنيع ، نتيجة لعملية التصنيع المعقدة والمعقدة المستخدمة في صنعها لهم ، وحقيقة أن الكاثود لمعظم بطاريات ليثيوم أيون استخدام أكسيد الكوبالت - وهي مادة كيميائية باهظة الثمن وسامة بيئيا مركب.
هناك أيضًا مسألة أمان. خلايا الليثيوم أيون عرضة للانفجار وارتفاع درجة الحرارة في ظل ظروف معاكسة. إذا كانت الحرارة الزائدة للخلايا أو مفرطة الشحن ، على سبيل المثال ، يمكن أن يتراكم الضغط داخلها. يمكنك رؤية النتائج في الفيديو أدناه. ومما زاد الطين بلة ، السائل المستخدم في هذه البطاريات قابل للاشتعال للغاية.
أخيرًا ، نظرًا لأن كل خلية ليثيوم أيون يجب تعبئتها بطريقة آمنة محكمة الغلق ، لا يمكن تصنيعها صغيرة بما يكفي للعديد من التطبيقات.
لكن هذه البطاريات الجديدة من بوش لا تعاني من هذه المشكلات ، لسبب بسيط: بدلاً من استخدام المنحل بالكهرباء السائل ، فإنها تستخدم إلكتروليت صلب بوليمر صلب نانو.
إذا جاز لي أن أخرج للحظة ، فإن الشوارد البوليمرية الصلبة تكون كذلك حقا ، حقا رائع.
نظرًا لأنها لا تحتوي على أي سائل ، فإنها لا تحتاج إلى وضعها في حاويات آمنة محكمة الغلق. نتيجة لذلك ، يمكن جعل خلايا المنحل بالكهرباء الصلبة البوليمرية رقيقة مثل 0.64 مم. يمكن أيضًا تكديسها لإنشاء حزم بطارية أكبر.
على الرغم من أن بوش يدفع هذه التقنية إلى الأمام ، إلا أنها لم تنشئها. لقد كانت موجودة لفترة من الوقت. في الواقع ، أصدرت شركة ميتسوبيشي جهاز كمبيوتر محمول في عام 1998 مع بطارية بوليمر صلبة رقيقة جدا. كلف Pedion 6000 دولار وكان سمكه 1.84 سم فقط ، مما يجعله أكثر اناقة من الجيل الأول من Apple Macbook Air.
لكنها ليست مجرد سمك. يمكن أن تكون هذه الخلايا واسعة كما تريد. انهم فقط هل حقا مرنة. ولأنهم عادةً ما يتم إيداعهم في حاويات فويل ، فيمكن لفهم وثنيهم ، مما يجعلهم يلفونهم مثالي للأجهزة التي تأتي بأشكال منحنية أو غير منتظمة - وللجيل القادم مرن الالكترونيات.
أخيرًا ، نظرًا لأن هذه البطاريات هي حالة صلبة (بمعنى أنه لا يوجد سائل متورط) ، فليس هناك فرصة لأن تتسرب أو تشتعل فيها النار. إنهم أكثر أمانًا بشكل أساسي. وليس عليهم استخدام أكسيد الكوبالت السام ككاثود. يمكنهم حرفيا استخدام أي أكسيد المعادن.
باختصار ، بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة رائعة. ولكن لا تزال هناك بعض التحديات التكنولوجية التي نحتاج إلى التغلب عليها أولاً.
وعد تكنولوجيا بوش
يمكن ببساطة حل غالبية التحديات التي تواجهها تقنية البطاريات من خلال عمليات التصنيع الأفضل. غالبًا ما يمكن حل هذا الأمر بإلقاء الأموال على المشكلة حتى تختفي في النهاية ، كما رأينا مع إيلون موسك العقل تهب gigafactory وداعا شركة الطاقة: لماذا قد تقوم قريبا بتوليد الكهرباء الخاصة بكتتيح الطاقة الشمسية توليد الكهرباء بشكل نظيف ، باستخدام مصدر مضمون حتى لا ينفد في حياتنا - الشمس. ولكن هل تغلب على شركات الطاقة؟ اقرأ أكثر .
ولكن عندما تختفي ، سوف تختفي إلى الأبد. يمكن تصنيع بطاريات الحالة الصلبة المستقبلية باستخدام عملية "مقطوعة" ، حيث توجد صفائح من المنحل بالكهرباء "حرفيًا". وكما ذكرنا سابقًا ، ليست هناك حاجة إلى كاثود مكلف قائم على أكسيد الكوبالت.
أحد العيوب التكنولوجية هو أن البطاريات تعمل فقط في درجة حرارة 176 فهرنهايت بشكل غير مريح ، أو حوالي 80 درجة مئوية. هذا يعني أنهم قد يكافحون للعمل في ظروف باردة. كما أنه يحد من استخداماتها المحتملة في التطبيقات الحميمة ، مثل التكنولوجيا القابلة للارتداء.
أشعر أن الوعد الحقيقي لهذه التقنية في السيارات الكهربائية. وفقًا لبوش ، يمكن أن تقدم ضعف طول البطاريات الحالية ، بنصف السعر. كانوا يزنون أيضا أقل بكثير. تزن بطارية Tesla Model S الحالية القياسية حوالي 1200 رطل (حوالي 540 كجم). يمكن أن تزن هذه البطاريات الجديدة من بوش نصف ذلك ، وبالتالي توفير عدد أفضل من الأميال.
ثم هناك حجة السلامة. إذا تم ثقب بطارية ليثيوم بالكهرباء السائلة في حادث سيارة ، على سبيل المثال ، هناك خطر حقيقي للغاية يمكن أن تنفجر. كانت هناك أمثلة لا حصر لها من هذه ، بما في ذلك واحد في أكتوبر 2013 حيث تسلا موديل S اشتعلت النيران بعد اصطدام الحطام المعدني في ولاية واشنطن. ذهب هذا الفيديو الفيروسية ، وأرسلت الأسهم تسلا تعثر:
ثم هناك أمثلة على التهوية السيئة التي تسببت في ارتفاع درجة حرارة البطاريات ، وبالتالي تنفجر أو تشتعل فيها النار. مشكلة مماثلة أسفرت عن أسطول بوينغ 787 دريملاينر بأكمله في عام 2013. أخذوا فقط إلى السماء مرة أخرى لخدمات الإيرادات بعد أربعة أشهر.
لأن هذه البطاريات من بوش هي حالة صلبة ، فهي أكثر أمانًا بطبيعتها.
لا يزال عليك الانتظار رغم ذلك
هذه البطاريات مذهلة. إنها أصغر حجمًا وأكثر أمانًا وبساطة أفضل. لكن بوش يتوقع أنهم لن يصلوا إلى السوق حتى عام 2020.
حتى ذلك الحين ، هناك بعض التطورات المثيرة الأخرى في تكنولوجيا البطاريات للحصول على متحمس. سامسونج هي العمل على البطارية قد يؤدي اختراق Samsung الجديد إلى ضعف سعة البطارية تقريبًاتقدم جديد من سامسونج تقدمًا كبيرًا في كثافة بطاريات الليثيوم أيون. اقرأ أكثر يستخدم أنودات السيليكون ، ويوفر ضعف السعة.
وفي الوقت نفسه ، جامعة نانيانغ التقنية في سنغافورة باستخدام أنابيب ثاني أكسيد التيتانيوم يعيد شحن البطارية الجديدة في دقيقتين ، ويستغرق 20 عامًاهناك تقنية بطارية جديدة في الأفق ، وهناك فرصة جيدة في تغيير طريقة استخدامك للأجهزة اقرأ أكثر الأنودات من أجل تسريع أوقات الشحن إلى دقيقتين ، وزيادة عمر البطارية ل عشرون عاما.
هناك ايضا تكنولوجيا الجرافين أحدث تكنولوجيا الكمبيوتر لديك لتراه تصدقتحقق من بعض أحدث تقنيات الكمبيوتر التي تم تعيينها لتحويل عالم الإلكترونيات وأجهزة الكمبيوتر على مدى السنوات القليلة المقبلة. اقرأ أكثر ، وهو واحد من أكثر تقنيات بطارية واعدة في جميع أنحاء تقنيات البطارية التي ستغير العالملقد شهدت تكنولوجيا البطاريات نمواً أبطأ من التقنيات الأخرى ، وهي الآن القطب الطويل في عدد كبير من الصناعات. ماذا سيكون مستقبل تكنولوجيا البطارية؟ اقرأ أكثر ، وكذلك زيادة جذرية في القوة الحسابية للمعالجات التي نستخدمها.
أوقات مثيرة. لكن ماذا تظن؟ هل تعتقد أن الأمر سيستغرق؟ هل ستؤثر عليك هذه البطاريات الجديدة في الحصول على سيارة كهربائية؟ اسمحوا لي أن أعرف في التعليقات أدناه ، وسوف نتحادث.
اعتمادات الصورة: موصل SNN5749A بطارية الهاتف المحمول من موتورولا (أوي هيرمان)
ماثيو هيوز هو مطور برامج وكاتب من ليفربول ، إنجلترا. نادراً ما يتم العثور عليه بدون فنجان من القهوة السوداء القوية في يده ويعشق جهاز Macbook Pro وكاميراه تمامًا. يمكنك قراءة مدونته على http://www.matthewhughes.co.uk واتباعه على تويتر في @ matthewhughes.