Nieuwe batterijtechnologie wordt in twee minuten opgeladen, duurt twintig jaar

Er is een nieuwe batterijtechnologie aan de horizon en er is een grote kans dat dit de manier zal veranderen waarop je je apparaten gebruikt - binnenkort. Door de grafietanode in lithiumionbatterijen te vervangen door titaandioxide nanobuisjes, hebben onderzoekers van Nanyang Technical University of Singapore de laadtijd en duurzaamheid van lithium-ion batterijcellen drastisch kunnen verbeteren..

Waarom is dit belangrijk? Omdat we op dit moment allemaal op de een of andere manier 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 de lading van hun smartphones. Patiënten met implanteerbare medische apparaten zoals pacemakers moeten zich zorgen maken over de oplaadniveaus en de gevolgen kunnen verschrikkelijk zijn. Moderne batterijen zijn, ondanks de enorme vooruitgang in de afgelopen jaren, traag om op te laden, slaan niet veel vermogen op en degraderen vrij snel. Als gevolg daarvan vormen ze de lange tentstok in veel gebieden, van augmented reality Augmented Reality Games: zijn ze het geld waard? Augmented Reality Games: zijn ze het geld waard? Zou het niet makkelijker zijn om een ​​first person shooter te spelen als je het pistool zou houden? Of zijn dergelijke verbeteringen grotendeels overbodig in een tijd waarin mobiel gamen op zichzelf kan staan? Meer lezen voor zelfrijdende auto's Autonome auto's: zijn robots goed voor het milieu? Autonome auto's: zijn robots goed voor het milieu? De manier waarop we auto's gebruiken, zal veranderen. Die veranderingen zullen breed zijn, maar een gebied dat nog 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 veranderen Batterijtechnologieën die de wereld gaan veranderen Batterijtechnologie groeit langzamer dan andere technologieën en is nu de lange tentstok in een duizelingwekkend aantal industrieën. Wat zal de toekomst van batterijtechnologie zijn? Lees meer maar deze is opmerkelijk voor hoe dicht het is om te commercialiseren.

Hoe Titanium Dioxide-batterijen werken

Dus hoe werkt de nieuwe doorbraak? In een conventionele lithium-ionbatterij is de negatieve pool (anode) meestal gemaakt van fijn grafiet, dat een relatief groot oppervlak heeft, waardoor het efficiënt kan reageren met het zuur in de batterij, waardoor een stroom wordt geproduceerd (of een stroom wordt getrokken, tijdens het 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 worden opgeladen) - en omdat de reactie warmte genereert, zijn er grenzen aan hoeveel sap u kunt in een batterij gieten zonder de inefficiëntie van de reactie te vergroten en thermische schade aan de batterij op te lopen.

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 die van een mensenhaar. Dit maakt de chemische reacties die de batterij aanzienlijk efficiënter laten werken.

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 een capaciteit van 70%. 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 degradeert, waardoor dezelfde batterij mogelijk meer dan twee decennia lang kan worden gebruikt zonder te worden vervangen.

Sneller opladen en een langere levensduur

De batterijen moeten ook iets dichter zijn, omdat de nanobuisjesgel Hoe nanotechnologie de toekomst van de geneeskunde verandert Hoe nanotechnologie de toekomst van de geneeskunde verandert Het potentieel voor nanotechnologie is ongekend. Echte universele assemblers zullen een diepe verschuiving in de menselijke conditie inluiden. Natuurlijk is er nog een lange weg te gaan. Lees meer kan binden aan de terminal zonder de noodzaak van lijmen, een verandering in ontwerp dat de algehele reactantmassa verhoogt.

Deze nieuwe batterijen zullen waarschijnlijk verstrekkende gevolgen hebben, waaronder het helpen verlagen van oplaadtijden bij voertuiglaadstations tot wachttijden vergelijkbaar met traditionele gasauto's (het gouden sub-vijf-minutenbereik). Ze kunnen ook chauffeurs redden om hun paar jaar hun batterijen te vervangen, een klus die duizenden dollars kan kosten.

Het maakt het ook veel praktischer om uw apparaten 'snel op te laden' gedurende de dag, indien nodig. Vergat uw telefoon op te laden Hoe u de batterij van uw telefoon langer meegaat en meer sap vasthoudt Hoe u de batterij van uw telefoon langer houd en meer vasthoudt Juice Levensduur van de batterij is een van de grootste problemen van moderne elektronica. Smartphones, tablets en laptops doen er allemaal mee - dus wat kunt u doen om de hoeveelheid tijd die u per oplaadbeurt krijgt te maximaliseren? Meer lezen vannacht? Geen probleem - je kunt het op de oplader gooien en het is klaar voor gebruik tegen de tijd dat je je andere sok vindt. Deze dragen veel bij aan de manier waarop we onze apparaten gebruiken, en zullen ons een heel eind helpen om ons van lastangst te bevrijden en ons onze apparaten op een meer natuurlijke, onbelemmerde manier te laten gebruiken.

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

Nieuwe batterijen komen binnenkort

Omdat de technologie kan worden geïntegreerd in de bestaande productieprocessen van batterijen, is de kans groot dat deze eerder dan later op de markt komt. De maker, Dr. Chen, is bezig met het licentiëren van de technologie aan een batterijfabrikant en verwacht dat de eerste batterijen die met de technologie zijn gemaakt binnen twee jaar op de markt verschijnen..

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

“Hoewel de kosten van lithium-ionbatterijen aanzienlijk zijn verlaagd en de prestaties zijn verbeterd sinds Sony deze in 1991 op de markt bracht, breidt de markt zich snel uit naar nieuwe toepassingen op het gebied van elektrische mobiliteit en energieopslag. [...] Idealiter zou de laadtijd voor batterijen in elektrische voertuigen minder dan 15 minuten moeten bedragen, waarvan de anode van prof Chen heeft bewezen.”

Ben je enthousiast voor de toekomst van batterijtechnologie? Welke toepassingen zouden het meeste invloed op uw leven hebben? Zou dit het kantelmoment kunnen zijn om een ​​elektrisch voertuig voor u te kopen? Laat het ons weten in de comments!

Afbeelding credits: batterij via Shutterstock, “Batterijrecycling“, door Heather Kennedy, “Opladen via de elektrische auto,” door Alan Trotter, “Nanobuisjes-300,” door James Joel, “Carbon Nanotube,” door Geoff Hutchison

Ontdek meer over: levensduur van de batterij, energiebesparing.