Nauka

Akumulatory o ogromnej pojemności i wydajności dzięki sferycznym krzemowym nanocząstkom

Akumulatory Li-ion z anodą z krzemowych nanocząstek - pojemniejsze i wydajniejsze od dotychczas dostępnych na rynku

Nanocząstki krzemowe

Pracownicy Uniwersytetu Południowej Kalifornii opracowali nowy typ baterii litowo-jonowej. Jako element anody wykorzystano krzemowe nanocząstki o porowatej strukturze, takiej samej, jaką mają nanorurki. Dzięki ich zastosowaniu udało się trzykrotnie zwiększyć pojemność akumulatorów, w porównaniu z już istniejącymi, a zarazem zachować niską cenę. A to nie jedyne korzyści, jakie niesie zastosowanie nanotechnologii.

Czego byśmy jeszcze chcieli? Większej liczby cykli ładowanie-rozładowanie, które nie degradują jakości akumulatora, i bardzo szybkiego ładowania. Pracownicy USC twierdzą, że są w stanie spełnić te wymagania. Przynajmniej w pewnym zakresie, bo przecież idealna bateria to taka, która działa latami bez doładowywania. Nowa technologia pozwala docelowo zwiększyć standardową liczbę cykli ładowanie-rozładowanie do 2000, co ucieszy producentów urządzeń z akumulatorami wmontowanymi na stałe. A 10-minutowy czas ładowania w pełni rozładowanego akumulatora sprawi, że użytkownicy wybaczą nawet niezbyt wydajne akumulatory stosowane w niektórych urządzeniach.

Nanocząstki proces wytwarzania
Porowata struktura sferycznych nanocząstek jest kluczem do sukcesu.

Radość związaną z coraz wydajniejszą i energooszczędną elektroniką mąci fakt, że akumulatory nadal są słabym elementem. Pomysły wiążące się z zastosowaniem grafenu czy wykorzystaniem ciepłego ludzkiego ciała to raczej rozwiązania specjalistyczne. Nam potrzeba produktu dla mas.

Baterie, akumulatory wykorzystujące sferyczne nanocząstki jeszcze nie zalegają magazynów w oczekiwaniu na transport do sklepów, ale technologia jest bliska komercjalizacji. Zdaniem USC nastąpi to w ciągu najbliższych 2-3 lat. Korzyści odczuje nie tylko branża smartfonowa, ale również samochodowa.

Wynalazek, choć firmowany nazwą amerykańskiego uniwersytetu, jest dziełem kilku pracujących w nim chińskich naukowców. To pokazuje, jak duży potencjał ma ta nacja i to także poza granicami swojego kraju.

Stworzenie działającego akumulatora litowo-jonowego z krzemową anodą to zdaniem badaczy zwieńczenie wieloletnich prób zastosowania tego materiału. Szansą było już zastosowanie nanorurek zamiast zwykłych płytek, ale nanorurki są trudne w masowej produkcji. Na szczęście można je zastąpić sferycznymi nanocząstkami, które są łatwiejsze w wytwarzaniu. Wytrawiono w nich pory, które nadały im podobne własności jak w przypadku nanorurek. W przyszłości planowane jest zastąpienie również materiału katody efektywniejszym.

Wszystko fajnie brzmi, ale jak to zwykle bywa, to co nowe nie będzie od razu tanie. Choć nie przesadzajmy. Czasem nie cena, a przyzwyczajenia stoją na przeszkodzie popularyzacji ciekawych rozwiązań. Nadal dużo ludzi kupuje zwykłe akumulatory NiMH w momencie, gdy od dawna są dostępne, i to w tej samej cenie, lepsze ich wersje. Na przykład akumulatory Eneloop. Nie słyszeliście? A to szkoda.

Źródło: USC, www.thenanoresearch.com (schemat)

Komentarze

88
Zaloguj się, aby skomentować
avatar
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.
  • avatar
    Konto usunięte
    13
    Czyżby kolejna wspaniała technologia mogąca niesamowicie zwiększyć pojemność baterii, o której już nigdy nie usłyszymy?
    • avatar
      Konto usunięte
      3
      Czyli technologia ma te szanse wejsc w zycie za 100 lat, kiedy to ropa bedzie sie konczyc.
      • avatar
        Nutaharion
        2
        Świetna informacje ale ciekawe jakie są szanse, że projekt wyjdzie poza laboratorium.
        • avatar
          Konto usunięte
          2
          Nie tylko koncerny paliwowe ale i rządy nie są tym zainteresowane - prąd można wyprodukować w domu za pomocą wiatru czy słońca co ogranicza możliwości opodatkowania i kontroli wytwórców a tego władze nie lubią.

          Poza Ameryką większość państw bardzo mocno opodatkowuje i kontroluje wszelkie nośniki energii, gdyby wprowadzono na powszechną skalę samochody elektryczne (których popularność hamuje właśnie zasięg czyli pojemność baterii) znacznie spadłyby wpływy do budżetu.
          • avatar
            Konto usunięte
            1
            Już w Chipie z 2003 czytałem o rewolucyjnych technologiach zwiekszajacych zywotnosc i pojemnosc akumlatorow ktore mialy wejsc w klka lat. mineło 10 lat a moj stary se t610 i tak wytrzymywal dluzej na baterii niz HTC se
            • avatar
              AndreoKomp
              1
              Faktycznie jest sens w tym co piszecie. Jak będą bardzo pojemne baterie, które będzie można naładować w chwile, to samochody będą mogły być konstruowane na prąd. Wtedy ropa będzie stawać się niepotrzebna. Teraz jest to niemożliwe, ponieważ nie ma akumulatorów, które byłyby wstanie zgromadzić bardzo dużo energii i dać się szybko naładować. Nikt nie pojedzie w długą trasę, gdzie w połowie będzie musiał kilka godzin ładować samochód.
              Mogę się mylić, ale wydaje mi się, że taniej będzie wyprodukować samochód na prąd niż spalinowy. Nowo samochody diesel, maja tak skomplikowane silniki, że na pewno taniej będzie wyprodukować silnik elektryczny.
              • avatar
                -1
                Te akumulatory pewnie wejdą kiedyś do produkcji, ale cena będzie odpowiednia. Nikt przecież nie będzie wysilał się za darmo.
                • avatar
                  Konto usunięte
                  -3
                  W końcu :) No to poczekamy te 2-3 lata i pozbędziemy się wąskiego gardła :)
                  • avatar
                    Konto usunięte
                    0
                    ale snujecie smieszne teorie. nie przyszlo wam do łepetyn źe interes koncernów paliwowych jest w sprzeczności z interesem firm produkujących akumulatory? zaraz pewnie powiecie źe koncerny płacą za nie wdraźanie do produkcji wydajniejszych bateri?
                    • avatar
                      yamata
                      0
                      Ależ wy słodko pieprzycie... ;) To że akumulator będzie wydajny i jego jednokrotne naładowanie starczy na długo, w niczym nie ograniczy zysków koncernów paliwowych. Nie są one generowane z produkcji przenośnych źródeł energii! Coś wam się pokićkało...

                      To już szybciej zarabiają na produkcji tworzyw sztucznych, przeznaczonych na te przenośne produkty...

                      Nie będzie też odrzutowców na prąd, jak ktoś sobie uroił, bo akumulatory choć wydajniejsze - ciągle będą ważyć i to sporo... itp.
                      Nie tym się przejmujmy...

                      Bo największym wrogiem tego typu rozwiązań będzie taki Apple, który musi wymusić rotację swoich produktów z niewymienną baterią... ;)

                      • avatar
                        jkbrenna
                        0
                        Wykonanie auta elektrycznego jest duzo latwiejsze od wykonania auta z silnikiem spalinowym i tego sie najbardziej nasze zachodnie koncerny samochpodowe boja...w razie zwycienstwea aut elektrycznych caly ich bogaty portfel patentowy, cale ich bogate 130 letnie doswiadczenie, bedzie mozna sobie tam wsadzic gdzie slonce nie dochodzi...jak by wygladal przemysl niemiecki bez samochodow spalinowych.....wiec przestanmy mowic o koncernach spalinowych...oni napewno na ich produkty odbiorcow znajda...

                        Podam przyklad: caly naped elekkrycznego auta mozna do dwoch silnikow Brussless sprowadzic i do 400 V - 50 Amp invertera...problem jedyny ktory pozostanie to ciezar akkumulatorow i ich ladowanie...

                        W czasie moich studiow na TH inna grupa ktora robila diplom projekt , przerowbila VW KassenWagen a samochod hybrydowy wyciagajac silnik 1800 a wkladajac silnik fiata 903, ktory pracowal na stalych obrotach 3000 rpm ( 50 HZ), z kolem inercyjnym do dromadzenia energi hamowania i uzywania jej do przyspieszenia, byly problemy z staboilnoscia auto z powodu kola inercyjnego( effekt giroskop) ale ten samochopd w czasie dziennego rozwozwnia towarow w miescie max konsumowal 5,2 litry na 100 km, a bylo to w roku 1975...wiecej nie powiem..
                        • avatar
                          cysi3k
                          0
                          Wg. szacunków z 2011 roku ropy wystarczy jeszcze na 52 lata. Obecnie cena ropy rośnie przez rosnącą konsumpcję krajów azjatyckich takich jak np chiny... rosnąca cena ropy do zwiększenie opłacalności tzw. trudnych złóż które poniżej pewnej kwoty za baryłkę są nieopłacalne w eksploatacji. Przy udostępnianiu trudnych złóż rosną zasoby ropy. Za jakiś czas dobiorą się jeszcze do złóż na biegunie pn. Żadne toyoty prius czy inne hybrydy nie obniżają popytu na ropę... żadne pseudo eco auta tego nie robią bo cały transport międzynarodowy opiera się na ropie... statki, masowce, tiry to jest realny popyt na paliwa.
                          • avatar
                            shakal84
                            0
                            Prawda jest taka że wiekszość tych wszystkich super "wynalazków" zostaje zaszufladkowana i nie wdrażana do seryjnej produkcji i czeka na swój czas za 10 20 lat. Bo co by to było gdybyscie zaczeli zuzywać 20 % mniej prądu niż dotychczas hyy ?? szybko by wam rachunki podnieśli i koło sie zamyka na tej planecie nigdy nie bedzie nic za darmo i nic łatwo dostępne juz odpowiedni ludzie o to zadbają ;)