Nieuwe batterijtechnologie laadt op in twee minuten, gaat twintig jaar mee

Advertentie

Er is een nieuwe batterijtechnologie aan de horizon en de kans is groot dat deze de manier waarop u uw apparaten gebruikt, binnenkort zal veranderen. Door de grafietanode in lithium-ionbatterijen te vervangen door titaniumdioxide-nanobuizen, hebben onderzoekers van de Nanyang Technical University of Singapore verbeter de oplaadtijd en duurzaamheid van lithium-ion batterijcellen aanzienlijk.

Waarom is dit belangrijk? Omdat we nu allemaal op de een of andere manier merken dat we ons leven plannen rond de beperkingen van moderne batterijtechnologieën.

Consumenten kopen geen elektrische auto's, omdat batterijen niet goed genoeg zijn (ondanks dat de voertuigen zelf sneller, efficiënter en duurzamer zijn). Consumenten maken zich zorgen over het opladen van hun smartphones. Patiënten met implanteerbare medische apparaten zoals pacemakers moeten zich zorgen maken over de oplaadniveaus en de gevolgen kunnen ernstig zijn. Moderne batterijen laden, ondanks de enorme vooruitgang van de afgelopen jaren, langzaam op, slaan niet veel stroom op en gaan vrij snel achteruit. Als gevolg hiervan vormen ze op veel gebieden de lange tentpaal

augmented reality Augmented Reality Games: zijn ze het geld waard?Zou het niet gemakkelijker zijn om een ​​first person shooter te spelen als je het pistool daadwerkelijk vasthoudt? Of zijn dergelijke verbeteringen grotendeels overbodig in een tijd waarin mobiel gamen op zichzelf kan staan. Lees verder naar zelfrijdende auto's Autonome auto's: zijn robots goed voor het milieu?De manier waarop we auto's gebruiken, gaat veranderen. Die veranderingen zullen veelomvattend zijn, maar één gebied dat niet zo gedetailleerd is onderzocht: de impact op het milieu. Lees verder .

Er zijn veel nieuwe batterijtechnologieën aan de horizon, Batterijtechnologieën die de wereld gaan veranderenBatterijtechnologie is langzamer gegroeid dan andere technologieën en is nu de lange tentpaal in een verbluffend aantal industrieën. Wat is de toekomst van batterijtechnologie? Lees verder maar deze valt op door hoe dicht het bij commercialisering is.

Hoe titaniumdioxide-batterijen werken

Dus hoe werkt de nieuwe doorbraak? In een conventionele lithium-ionbatterij is de negatieve pool (anode) typisch gemaakt van fijn grafiet, dat relatief hoog is oppervlak, waardoor het efficiënt kan reageren met het zuur in de batterij, waardoor een stroom wordt geproduceerd (of een stroom wordt getrokken tijdens opladen). Deze reacties zijn echter niet perfect en na verloop van tijd verliest de batterij capaciteit.

Op dit moment verliezen typische batterijen een aanzienlijk deel van hun maximale laadcapaciteit in slechts vijfhonderd laadcycli (iets meer dan een jaar lang elke dag opgeladen worden) - en omdat de reactie warmte genereert, zijn er grenzen aan hoeveel sap je in een batterij kunt gieten zonder de inefficiëntie van de reactie te verhogen en het risico op thermische schade aan de batterij.

Het team van NTU loste dit op door een eenvoudige, goedkope techniek te ontwikkelen voor het omzetten van titaniumdioxide, een overvloedig industrieel materiaal, in nanobuisstructuren die ongeveer duizend keer dunner zijn dan een mens haar. Dit maakt de chemische reacties die de batterij doen werken aanzienlijk efficiënter.

Dit heeft twee effecten: ten eerste kan de batterij meer stroom opnemen met minder warmte, waardoor de batterij in ongeveer twee minuten kan worden opgeladen tot 70% capaciteit. Ten tweede zijn de chemische reacties van de batterij efficiënter, zowel tijdens het gebruik als tijdens het opladen. Dat betekent dat de batterij veel langzamer wordt afgebroken, waardoor dezelfde batterij mogelijk meer dan twee decennia kan worden gebruikt zonder te worden vervangen.

Sneller opladen en een langere levensduur

De batterijen zouden ook wat dichter moeten zijn, aangezien de nanobuis gel Hoe nanotechnologie de toekomst van de geneeskunde verandertHet potentieel voor nanotechnologie is ongekend. Echte universele monteurs zullen een diepgaande verschuiving in de menselijke toestand inluiden. Er is natuurlijk nog een lange weg te gaan. Lees verder kan aan de terminal binden zonder dat er lijm nodig is, een verandering in ontwerp dat de totale reactantmassa vergroot.

Deze nieuwe batterijen zullen waarschijnlijk verregaande implicaties hebben, waaronder het helpen de laadtijden bij voertuigen te verkorten laadstations tot wachttijden vergelijkbaar met traditionele gasauto's (de gouden bereik van minder dan vijf minuten). Ze kunnen ook voorkomen dat chauffeurs om de paar jaar hun batterijen moeten vervangen, een karwei dat duizenden dollars kan kosten.

Het maakt het ook veel praktischer om uw apparaten de hele dag door op te laden, indien nodig. Vergat te laad je telefoon op Hoe u de batterij van uw telefoon langer kunt laten meegaan en meer sap kunt vasthoudenDe levensduur van de batterij is een van de grootste problemen van de moderne elektronica. Smartphones, tablets en laptops hebben er allemaal mee te maken - dus wat kunt u doen om de hoeveelheid tijd die u per lading krijgt te maximaliseren? Lees verder afgelopen nacht? Geen probleem - je kunt hem op de oplader gooien en hij is klaar voor gebruik als je je andere sok vindt. Deze dragen veel bij aan de manier waarop we onze apparaten gebruiken, en zullen een lange weg banen om ons te bevrijden van ladingsangst en ons onze apparaten op een meer natuurlijke, onbezwaarde manier te laten gebruiken.

Het is niet de zilveren kogel van dichter, sneller opladen en duurzamer, maar twee van de drie is niet slecht.

Binnenkort nieuwe batterijen

Omdat de technologie kan worden geïntegreerd in bestaande productieprocessen voor batterijen, zal deze waarschijnlijk eerder dan later op de markt komen. De maker, Dr. Chen, is bezig de technologie in licentie te geven aan een batterijfabrikant en verwacht dat de eerste batterijen die met de technologie zijn gemaakt binnen twee jaar op de markt komen.

Rachid Yazami, de mede-uitvinder van de grafiet-anode lithium-ionbatterij en Dr. Chen's collega bij NTU, is van mening dat Chen's technologie de logische volgende stap voorwaarts is voor batterijtechnologie

“Hoewel de kosten van lithium-ionbatterijen aanzienlijk zijn verlaagd en de prestaties sinds Sony zijn verbeterd commercialiseerde het in 1991, breidt de markt zich snel uit naar nieuwe toepassingen in elektrische mobiliteit en energie opslag. […] In het ideale geval zou de oplaadtijd voor batterijen in elektrische voertuigen minder dan 15 minuten moeten zijn, wat de nanogestructureerde anode van Prof Chen heeft bewezen. ”

Ben je enthousiast voor de toekomst van batterijtechnologie? Welke applicaties hebben de meeste invloed op je leven? Zou dit het omslagpunt kunnen zijn om een ​​elektrische auto voor u te kopen? Laat het ons weten in de comments!

Afbeeldingscredits: Batterij Via Shutterstock, 'Recycling van batterijen", Door Heather Kennedy,"Opladen van elektrische auto, ”Door Alan Trotter,“Nanobuizen-300, ”Door James Joel,“ Carbon Nanotube ”, door Geoff Hutchison