Las razones por las que la tecnología de las baterías de litio es difícil de superar

En septiembre de 2014, la compañía lanzó una nueva generación de iPhone. Al igual que las generaciones anteriores de productos, se trata de los últimos dispositivos inteligentes con procesadores y chips gráficos, y mejora significativamente el rendimiento. Sin embargo, Apple y otros fabricantes de teléfonos móviles nunca han mencionado en la conferencia que uno de los componentes no cambia durante muchos años. Esa es la batería de litio. Todos los equipos electrónicos, incluidos teléfonos inteligentes, tabletas y vehículos eléctricos Tesla, utilizan técnicas de batería de litio, que es lo mismo que las primeras baterías comerciales de iones de litio publicadas por SONY en 1991.

En los últimos 23 años, la gente no ha dejado de innovar, los investigadores de todo el mundo nunca han abandonado la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías de baterías. Se hicieron una serie de avances en 2014, la eficiencia de carga, la capacidad de la batería, el enfriamiento de la calefacción, etc., las baterías tradicionales de iones de litio han funcionado cada vez más bien, muchas nuevas tecnologías de baterías parecen haber visto la luz.

Pero hasta ahora, el tiempo de la batería sigue siendo difícil dejar a una persona satisfecha, la tecnología de la batería sigue siendo el mayor cuello de botella, toda la evolución de los equipos electrónicos y, desde el punto de vista de la industrialización, la tecnología de la batería desde el avance revolucionario, todavía hay un mucha distancia.

No puedes tener tu pastel y comértelo

¿Por qué la tecnología de la batería es difícil de parecer un avance? batería de iones de litio de fuerza principal, ¿cuál es el problema?

El número atómico del litio es 3, lo que significa que hay tres protones, es el más ligero de los elementos de metal alcalino, lo que lo convierte en uno de los materiales más conocidos adecuados para la preparación de materiales de ánodos de baterías portátiles.

Por supuesto, además de litio, la batería de litio incluye ácido fosfórico, hierro, manganeso, grafito, titanato y otros materiales metálicos y no metálicos. En comparación con las baterías de níquel anteriores, las baterías de litio son más pequeñas, más livianas, con mayor densidad de energía, tomaron menos de 15 años para las baterías de níquel, la tecnología de las baterías se convirtió en la corriente principal de los equipos electrónicos.

Pero también existen algunos problemas, el principal está caliente. El proceso de carga y descarga de la batería de litio, en la alta densidad del espacio interior, puede producir mucho calor.

Para teléfonos inteligentes y otros dispositivos electrónicos pequeños, debido a los límites de capacidad, la fiebre no es un gran problema, confíe en el interior del diseño del teléfono móvil que puede resolver el problema de la disipación de calor de la conductividad térmica, pero para los autos eléctricos tesla, este chasis está cubierto con miles de la batería de iones de litio grandote, debes tomar las medidas de enfriamiento correspondientes.

Es por eso que casi todas las baterías de litio de los automóviles eléctricos o híbridos, vienen con un gran volumen de equipos de refrigeración líquida, pero aún así, algunas de las explosiones de la batería del vehículo eléctrico o el accidente aparecen en ocasiones.

El número de iones de litio en la batería de litio es fijo, se quiere tener una mayor duración de la batería, es necesario aumentar la cantidad de baterías, pero significa un equipo pesado, explosión térmica mayor poder calorífico y mayor posibilidad. Si desea ser más seguro o portátil, debe sacrificar la cantidad de batería y el tiempo de uso.

Cambio de batería de litio

A lo largo de esta línea de pensamiento, los investigadores pensaron que la dirección de un gran avance es la búsqueda de más seguridad, materiales de mayor densidad de energía, cambio de batería de litio.

Es probable que el aire se convierta en una de las mejores opciones, no hace mucho tiempo, una compañía de tecnología israelí se ha desarrollado utilizando aluminio y aire como un nuevo tipo de electrodo de batería, la batería puede aprovechar las moléculas de agua en el aire y el aluminio reacciona y descarga. .

De hecho, este tipo de tecnología de batería de metal-aire apareció a principios de la década de 1960, su principio se basa en el 99,9% de ánodo de aluminio de alta pureza, moléculas de agua de oxígeno al cátodo y el uso de una solución acuosa como electrolito, placa de aluminio para absorber oxígeno, proceso de descarga completo.

En el proceso químico, el producto final es hidróxido de aluminio, por lo que este tipo de tecnología de batería parece más segura, más estable y de aluminio: la densidad de energía de la batería de aire es mucho más alta que la calidad de las baterías de litio, como la densidad de energía teórica puede alcanzar 8.1 KWH / kg Los vehículos eléctricos tesla utilizados por las baterías de iones de litio de alta energía, la densidad de energía es de solo 0,3 KWH / kg.

Otra idea igualmente popular en el campo de la tecnología de la batería es que si no puede cambiar la batería de litio, entonces en una forma de carga.

En la actualidad, la mayoría quiere ser formas de carga alternativas populares, es una tecnología de fuente de alimentación inalámbrica. Tenga en cuenta que estos no son los primeros años de los fabricantes de teléfonos móviles para lanzar con una bandeja de carga inalámbrica para teléfonos móviles, sino una tecnología de fuente de alimentación inalámbrica más eficiente.

Si en principio, la carga inalámbrica y la fuente de alimentación inalámbrica no son una gran diferencia, ambos están utilizando el principio de inducción, resonancia o acoplamiento electromagnético. resonancia magnética entre el cargador y el equipo de la carga de transporte aéreo, la bobina y el condensador entre el cargador y el equipo en la formación de resonancia, a fin de realizar la transmisión eficiente de la electricidad.

Punto de imagen, y la cantante soprano podría tener algo de la misma frecuencia de vibración que el canto de vidrio es una verdad, pero no la inducción electromagnética del equipo electrónico y la explosión de resonancia.

En comparación con la carga inalámbrica, la ventaja de la fuente de alimentación inalámbrica es superar la limitación de la distancia. La solución del transmisor, una empresa que está haciendo la mayor distancia en la transmisión de energía puede alcanzar los 10 metros.

Aunque en comparación y a menudo cientos de metros de red inalámbrica, la distancia de transmisión de energía inalámbrica y alguna fuente de alimentación inalámbrica corta, pero al menos a nivel técnico, se ha considerado fuera del primer paso.

Un problema mayor

Entonces, ¿por qué la gente no ve algo similar a la red inalámbrica en el aeropuerto, hotel o cafetería en la fuente de alimentación inalámbrica caliente?

De hecho, el mayor obstáculo para la popularización de la fuente de alimentación inalámbrica, la distancia de transmisión no es suficiente y otros problemas técnicos, pero los diversos tipos de equipos electrónicos en el mercado del problema compatible con el estándar de la fuente de alimentación inalámbrica, que está más allá del alcance del control del personal de investigación científica.

Al igual que una cantante soprano, por ejemplo, si la frecuencia de vibración de la copa es diferente, si todos los vidrios pueden cantar, la detonación es imposible.

Sin embargo, más de 2008 empresas internacionales y asociaciones de la industria, y ha establecido una alianza estándar internacional de transmisión de energía inalámbrica, comprometida con el estándar técnico de suministro de energía inalámbrico unificado, dijeron miembros de la unión de una empresa china, tiene un similar a el tiempo unificado de WiFi no debe estar demasiado lejos.

Por el contrario, reemplazar el nuevo esquema de tecnología de batería de baterías de iones de litio será mucho más difícil.La tecnología de batería de metal y aire más prometedora todavía hay muchos problemas prácticos que deben resolverse, como, en el proceso de uso, la necesidad de agregar agua a la batería. paquete, y no son baterías recargables, placa de aluminio completamente después de la oxidación de hidróxido de aluminio, debe cambiar la placa de aluminio.

Sin duda, esto aumentará el costo y evitará el uso de la tecnología de baterías de metal-aire, pero la buena noticia es que los investigadores ahora están tratando de extender el tiempo de reacción de oxidación del aluminio, reducir el costo del reciclaje de aluminio para comercializar la tecnología lo antes posible.

Kevin, investigador del centro de ciencias de la ingeniería de la Universidad Mott Caitlin, piensa que incluso si el nivel técnico ha alcanzado los requisitos comerciales, se necesita mucho tiempo para convertirlos en un producto terminado que tenga una aplicación a gran escala del equipo electrónico. Si no hay ningún desencadenante especial para el inicio, es difícil ver una tecnología de batería revolucionaria realmente madura en al menos los últimos cinco años.

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