Световните компании са все по-близо до подмяната на технологията за батерии, довела до революцията в потребителската електроника през последните 30 години, пишат авторите на The Wall Street Journal.
Батериите в твърдо състояние обещават по-голяма компактност и мощност от конвенционалните литиево-йонни батерии, които се използват в потребителската електроника днес. В Япония хиляди твърди батерии се пускат на пазара всеки месец, а няколко компании се стремят да влязат в масово производство още тази година.
Евентуалната цел е новите акумулатори да започнат да се прилагат в различни потребителски технологии като смартфони и електрически превозни средства. Засега твърдите батерии обаче струват твърде много и все още не са доказали достатъчно за тези приложения. Това започва да се променя.
TDK - японска компания за електроника - посочва, че вече използва технология за направата на твърда батерия, която е с размери 3,14% от размера на зърно ориз. Батерията се използва в малки компоненти в различни потребителски уреди като принтери например.
С увеличаването на търсенето за по-малки устройства за съхранение на енергия компанията се стреми бързо да увеличи производството, казва Масахиро Оиши, който е ръководител на проекта за твърди батерии за устройствата на TDK.
Твърдите батерии са нова генерация батерии. Предишното поколение, което дойде с изобретяването на литиево-йонната батерия, предвеща появата на компактни и мощни електронни устройства. Sony представи първата такава през 1991 година, надграждайки работата си с учени в САЩ и Япония.
Днес литиево-йонните батерии са повсеместно разпространени в смартфоните и заемат нарастваща роля в електрическите превозни средства и устройствата за съхранение на електроенергия. Те се борят да бъдат в крак с нуждите на устройствата, които захранват. За това може да свидетелства всеки от нас, който има бърза батерия на смартфона си.
"Когато за пръв път излязоха литиево-йонни батерии, те наистина бяха фантастични батерии в сравнение с тези от миналото. Но минаха 30 години и трябва да помислим дали сме наистина доволни, или не", казва Риоджи Кано, професор от Технологичния институт в Токио, който изследва батериите от 80-те години.
Murata Manufacturing е разработила батерия в твърдо състояние, предназначена за използване в малки преносими устройства като слушалки. Компанията има за цел да премине в режим на масово производство през тази година.
"Идеалната крайна цел е да се заменят съществуващите литиево-йонни батерии в мобилните телефони", казва Норио Накаджима - изпълнителен директор на Murata. През юни тази година предстои той да стане президент на компанията.
"Твърдото" в батериите в твърдо състояние се отнася до електролита - веществото между клемите на батерията, през което тече заряда. В обичайната литиево-йонна батерия електролитът е течност, а течността може да изтече или да се запали - проблем, с който някои производители на смартфони вече са се сблъсквали.
Ранна версия на батерията в твърдо състояние се използва от 70-те години в сърдечни пейсмейкъри, но идеята за използването й в устройства с по-голямо потребление на енергия се появи до голяма степен през последното десетилетие. През 2011 година проф. Кано и неговият екип откриха твърд стъклообразен материал със същия потенциал на проводимост като съществуващите течни електролити. "До този момент вероятно никой не е предполагал, че това е възможно", коментира професорът.
Освен намаляване на риска от пожар, твърдият електролит позволява анодът, един от двата извода на акумулатора, да бъде направен от литиий, а не от графит, както се прави днес. Литиевият метал може да побере повече електрони, отколкото графита, което прави капацитета на твърдата батерия до 60% по-голям в същия обем, обясняват от британския институт за изследване на батерии Faraday Institution.
Технологията за твърди батерии обаче не е единствената, която събира погледите на инвеститорите и изследователите. Някои производители на батерии използват електролити, подобни на гел, за да подобрят безопасността. Някои също така използват сравнително евтини метали като цинк вместо литий.
При батериите в твърдо състояние въпросът е да се направи модел, който да бъде достатъчно евтин, за да може да започне да се прилага в смартфони. "Ефективността и потенциала на мащаба на твърдите литиеви батерии не е разработена в сравнение с конвенционалната литиева технология", казва Накаджима. Един от инженерите на водената от него компания заяви, че може да отнеме две до три години, преди компанията да може да интегрира твърда батерия в масово производство за смартфони.
И все пак в по-малки размери и количества твърдите батерии започват да преминават в търговско производство. TDK прави около 30 000 твърди батерии на месец и планира да увеличи производството до 100 000 на месец в рамките на годината.
Крайният адресант на технологията са електрическите превозни средства. Това ще позволи да се опростят обемните системи за охлаждане на конвенционалните батерии, което от своя страна ще доведе до по-леки и мощни автомобили.
Много автомобилни производители вече инвестират в технологията или засега обмислят това. В САЩ Ford си сътрудничи със старпъп за твърди батерии, а в Япония Toyota и производителят на батерии Panasonic се присъединиха към проект, насочен към производство на твърди батерии. Проектът има за цел да се създаде батерия, която да е с три път по-голяма енергийна плътност спрямо съществуващите литиево-йонни батерии. Новата батерия трябва и да бъде по-евтина.
"В момента можем да пуснем на пазара твърда батерия, която е много подобна на тази на Nissan Leaf" - електромобил, който използва конвенционални литиево-йонни батерии, коментират източници. Такава батерия обаче към момента едва ли би пробила лесно на пазара, ако технологията не бъде бюджетна.
USD
CHF
EUR
GBP
