Ny batteriteknik laddas på två minuter, varar tjugo år

Det finns en ny batteriteknik i horisonten, och det är en bra chans att det kommer att förändra hur du använder dina enheter - snart. Genom att ersätta grafitanoden i litiumjonbatterier med titandioxid nanorör har forskare vid Nanyang Technical University of Singapore kunnat dramatiskt förbättra laddningstiden och hållbarheten hos litiumjonbatterier.

Varför är detta viktigt? För att vi, på ett eller annat sätt, just nu planerar våra liv kring begränsningarna av modern batteriteknik.

Konsumenterna köper inte elbilar, eftersom batterierna inte är tillräckligt bra (trots att fordonen själva är snabbare, effektivare och mer hållbara). Konsumenterna oroar sig för laddningen av sina smartphones. Patienter med implanterbara medicinska enheter som pacemakers måste oroa sig för laddningsnivåerna, och konsekvenserna kan vara skrämmande. Moderna batterier, trots massiva framsteg under de senaste åren, är långsamma att ladda, lagrar inte mycket kraft och försämras ganska snabbt. Som ett resultat de bildar den långa tältstången på många områden, från ökad verklighet Augmented Reality Games: Är de värda pengarna? Förhöjda verklighetsspel: är de värda pengarna? Skulle det inte vara lättare att spela en första personskytte om du faktiskt håller pistolen? Eller är sådana förbättringar i stort sett överflödiga i en ålder då mobilspel kan stå på egen hand. Läs mer själv att köra bilar Autonoma bilar: Är robotar bra för miljön? Autonoma bilar: Är robotar bra för miljön? Det sätt vi använder bilar kommer att förändras. Dessa förändringar kommer att vara omfattande, men ett område som inte har undersökts i så mycket detalj: miljöpåverkan. Läs mer .

Det finns mycket nya batteriteknologier i horisonten. Batteriteknik som kommer att förändra världens batteriteknologier som kommer att förändra världen Batteritekniken har växit långsammare än annan teknik och är nu den långa tältpolen i en svimlande antal branscher. Vad ska framtiden för batteritekniken vara? Läs mer, men det här är anmärkningsvärt för hur nära det är för kommersialisering.

Hur Titanium Dioxide Batterier fungerar

Så hur fungerar det nya genombrottet? I ett konventionellt litiumjonbatteri är den negativa terminalen (anoden) vanligtvis tillverkad av fin grafit, som har en relativt hög ytarea, vilket gör det möjligt att reagera effektivt med syran i batteriet, vilket ger en ström (eller dra en ström, under laddning). Dessa reaktioner är emellertid inte perfekta, och med tiden förlorar batteriet kapacitet.

Just nu förlorar typiska batterier en stor del av sin maximala laddningskapacitet i bara femhundra laddningscykler (lite mer än ett års värde att laddas varje dag) - och eftersom reaktionen ger upphov till värme finns det gränser för hur mycket juice du kan hälla i ett batteri utan att öka reaktionens ineffektivitet och riskera termisk skada på batteriet.

Teamet på NTU löst detta genom att utveckla en enkel och billig teknik för att omvandla titandioxid, ett rikligt industriellt material, till nanorörsstrukturer omkring tusen gånger tunnare än ett mänskligt hår. Detta gör de kemiska reaktionerna som gör batteriet väsentligt effektivare.

Detta har två effekter: För det första kan batteriet ta mer ström med mindre värme, så att batteriet laddas till 70% kapacitet på ungefär två minuter. För det andra är batterins kemiska reaktioner effektivare, både under användning och laddning. Det betyder att batteriet avtar mycket långsammare, vilket gör det möjligt att använda samma batteri för mer än två decennier utan att ersättas.

Snabbare laddning och längre livslängd

Batterierna borde också vara något tätare, eftersom nanorubelgeln Hur nanoteknik förändrar medicinens framtid Hur nanoteknologi förändrar medicinens framtid Potentialen för nanoteknik är aldrig tidigare skådad. Sann universella montörer kommer att inleda ett djupt skift i det mänskliga tillståndet. Självklart finns det fortfarande en lång väg att gå. Read More kan binda till terminalen utan att behöva lima, en förändring i design som ökar den totala reaktantmassan.

Dessa nya batterier kommer sannolikt att ha omfattande konsekvenser, bland annat att hjälpa till att släppa laddningstider vid laddningsstationer i fordonet för att vänta tider som är jämförbara med traditionella gasbilar (den gyllene sub-fem-minutsintervallet). De kan också spara drivrutiner från att behöva byta batterier varje år, en chore som kan kosta tusentals dollar.

Det gör det också mycket praktiskt att "snabbt ladda" dina enheter hela dagen, efter behov. Glömt att ladda din telefon Hur man gör telefonens batteri längre och håll mer juice Så här gör du telefonens batteri senast och håller mer juice Batterilivslängden är en av dagens största elektronikers största kamp. Smartphones, surfplattor och bärbara datorer handlar om allt - så vad kan du göra för att maximera den tid du får per laddning? Läs mer igår kväll? Inget problem - du kan kasta den på laddaren, och den är redo att gå när du hittar din andra socka. Dessa bidrar mycket till det sätt vi använder våra enheter och kommer att gå långt för att frigöra oss från laddning och ge oss möjlighet att använda våra enheter på ett mer naturligt, obekvämt sätt.

Det är inte silverkulan av tätare, snabbare laddning och mer hållbar, men två av tre är inte dåliga.

Nya batterier kommer snart

Eftersom tekniken kan integreras i befintliga batteriprocesser är det troligt att det kommer att släppa marknaden snarare än senare. Skaparen, Dr. Chen, håller på med att licensiera tekniken till en batteriproducent och förväntar sig att de första batterierna som tillverkats med tekniken för att slå på marknaden inom två år.

Rachid Yazami, medfinnare av grafitanod litiumjonbatteriet och Dr. Chens kollega vid NTU, känner att Chens teknik är det logiska nästa steg framåt för batteriteknik

“Medan kostnaden för litiumjonbatterier har minskat avsevärt och dess prestanda förbättrats sedan Sony kommersialiserades 1991, växer marknaden snabbt mot nya applikationer inom elektrisk rörlighet och energilagring. [...] Idealiskt bör laddningstiden för batterier i elfordon vara mindre än 15 minuter, vilket Prof Chens nanostrukturerad anod har visat sig göra.”

Är du upphetsad för framtiden för batteriteknik? Vilka applikationer skulle mest påverka ditt liv? Kan det här vara en tipppunkt för att köpa ett elbil för dig? Låt oss veta i kommentarerna!

Bildkrediter: Batteri Via Shutterstock, “Återvinning av batterier“, av Heather Kennedy, “Elbil laddning,” av Alan Trotter, “Nanorör-300,” av james joel, “Carbon Nanotube,” av Geoff Hutchison

Utforska mer om: Batterilivslängd, energibesparing.