كيفية صنع بطاريات الهاتف التي تستمر لفترة أطول
عندما طور البروفيسور أكيرا يوشينو تقنية جديدة للبطاريات في مختبره في أوائل الثمانينات ، لم يكن يعتقد أنها ستكون كبيرة.
"في ذلك الوقت ، كنا نظن أنه سيُستخدم بشكل أساسي في كاميرات الفيديو مقاس 8 مم" ، يضحك.
كان بعيدا عن الهدف. في هذه الأيام ، أنت على بعد أمتار قليلة من بطارية ليثيوم أيون ، لأنها تعمل بالطاقة للهواتف المحمولة وأي إلكترونيات أخرى ، من فرشاة الأسنان إلى الدراجات البخارية الكهربائية.
تقديراً لهذا النجاح ، حصل البروفيسور يوشينو على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019.
ولكن على الرغم من التحسينات ، فإن بطاريات الليثيوم أيون الأكثر تطوراً يمكنها تخزين جزء بسيط من الطاقة ، على غرار كتلة البنزين أو الوقود النفاث.
وهذا يحد من طموح الأجهزة الأصغر والأخف وزنا - والمشاريع الأكثر طموحا مثل الطائرات التي تعمل بالطاقة الكهربائية.
تقدم قوي
يعترف البروفيسور يوشينو أن البطاريات تحتاج إلى التطور ، لكن لحسن الحظ ، "هناك العديد من الأساليب المثيرة للاهتمام".
يقول: "بطارية الحالة الصلبة ، على ما أعتقد ، واعدة".
يقول دوجلاس كامبل ، المدير التنفيذي لشركة سوليد باور ، وهي شركة تابعة لولاية كولورادو ، إن محركات أقراص الحالة الصلبة يمكنها تخزين ما يصل إلى 50٪ من الطاقة من بطاريات الليثيوم أيون.
إعلان
اخترع InRead بواسطة Teads
هم أيضا أكثر استقرارا. في بطاريات الليثيوم أيون ، يمكن للهلام الموجود في الداخل ، المنحل بالكهرباء ، أن يحترق.
في عام 2016 ، استدعت Samsung 2.5 مليون هاتف Galaxy Note 7 بعد حرائق باستخدام بطاريات الليثيوم أيون الخاصة بهم.
حقوق التأليف والنشر صورة
شرح الصورة
كانت بطاريات Galaxy Note 7 Li-ion عرضة لارتفاع درجة الحرارة
تستبدل بطاريات الحالة الصلبة هذا الجل ببوليمرات صلبة أو سيراميك أقل قابلية للاشتعال.
لكن البطاريات التي طورتها شركة السيد كامبل لا تزال بحاجة إلى الليثيوم في شكل معدني ، وهذه مشكلة لأنه من الصعب التعامل معها.
مشكلة أخرى هي أن معدن الليثيوم غير متاح تجاريا بعد ، لذلك قال كامبل إنه قد يكون من الصعب الحصول على ما يكفي.
ولكن على الرغم من كل هذه المخاوف ، فإن بطاريات الحالة الصلبة "حققت طفرة في الأبحاث الأساسية ، والبحث والتطوير في تكنولوجيا الإنتاج الضخم يسير إلى الأمام" ، كما يقول البروفيسور يوشينو.
وهو يعتقد أن الأمر قد يستغرق 10 سنوات أخرى حتى تتنافس بطاريات الحالة الصلبة مع ليثيوم أيون من حيث السعر.
عيون لجائزة
الجائزة الكبرى في السوق هي بطاريات السيارات الكهربائية.
وفقًا لتوقعات الوكالة الدولية للطاقة ، بحلول عام 2030 ، سيرتفع عدد السيارات الكهربائية في العالم إلى 125 مليون سيارة.
وفقًا لروري مكارثي ، محلل أبحاث سوق الطاقة في وود ماكنزي ، فإن ابتكارات البطارية "مدفوعة إلى حد كبير بما يحدث في سوق السيارات الكهربائية".
المزيد من تقنيات الأعمال
هواوي: مشاكل في الخارج ، ولكن وقت ازدهار المنزل
عيون اصطناعية: كيف سيرى الروبوتات في المستقبل
كيف تخطط الصين لقيادة صناعة شرائح الكمبيوتر
7500 جنيه فستان غير موجود
هل تكتسب الصين ميزة في الذكاء الاصطناعي؟
يقول السيد مكارثي إن التحدي الذي يواجه الحالة الصلبة والتكنولوجيات الجديدة الأخرى هو التنافس مع مصانع أيونات الليثيوم ، التي أصبحت أكبر وأكبر ، مما يجعل بطارياتها أرخص.
ويضيف أن مصنع البطاريات الجديد يستغرق ما بين أربع إلى خمس سنوات لتقترب من طاقته الكاملة ، و 10 سنوات لاستعادة أمواله.
واتس المقبلة
ليست تقنية ليثيوم أيون نفسها طريق مسدود. يقول البروفيسور يوشينو: "إننا نستكشف بعض المبادئ الجديدة التي لم نفكر فيها من قبل".
ويشمل ذلك حركة بطاريات الليثيوم أيون بالداخل. "اعتقدنا أننا فهمنا ذلك" ، يضيف.
لكن الآن ، يتعين على العلماء إعادة التفكير في فهمهم ، لأنه "ليس ما توقعناه".
"نعم ، إنها مستمرة ولا تنتهي أبدًا" ، يضحك.
صورة حقوق الطبع والنشر
شرح الصورة
تعمل Sila Nanotechnologies على تحسين بطاريات الليثيوم أيون
يقول جين بيرديتشفسكي إن بطاريات الليثيوم أيون هي وحدها التي يمكن أن يكون لها تأثير "مهم" على البطاريات في المستقبل القريب وتحفز الإدخال الهائل للسيارات الكهربائية.
تقوم شركته Sila Nanotechnologies التي مقرها كاليفورنيا بتطوير بطاريات ليثيوم أيون يمكن أن توفر زيادة في كثافة الطاقة بنسبة 40٪.
يفعلون ذلك عن طريق استبدال الأنودات الجرافيت (جزء من البطارية حيث يتدفق الحالي) مع السيليكون.
"نحن بحاجة إلى الاستثمار المستمر والابتكار في بطاريات الليثيوم أيون" ، كما يقول.
رحلة الكهربائية؟
صورة حقوق الطبع والنشر EVIATION
شرح الصورة
الطائرة الكهربائية ذات التسعة مقاعد Eviation هي واحدة من رواد الطيران الكهربائي
يمكن أن تحدث كثافة أفضل للبطارية فرقًا كبيرًا في حياتنا.
تطلق الطائرات 500 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي كل عام.
ولكن مع بطاريات أفضل ، يمكن للطائرة استخدام طاقة أنظف ،