Technologies de batteries qui vont changer le monde

Vous voulez conduire cinq cents miles pour un dollar? Voulez-vous votre smartphone pour rendre l`infographie qualité de la console et recharger une fois par semaine? Vous voulez pouvoir utiliser wearables léger de style en verre Google pendant des semaines sans se soucier de leur charge?

Toutes ces grandes applications technologiques sont en attente sur une meilleure technologie de batterie. technologie de la batterie a augmenté plus lentement que les autres technologies (comme la vitesse du processeur et de stockage informatique), et est maintenant la longue perche de tente dans un nombre impressionnant d`industries. Il y a de bonnes raisons de croire que nous atteignons des limites fondamentales à la technologie lithium-ion en cours, et il y a un certain nombre de technologies prometteuses à l`horizon. Aujourd`hui, nous allons examiner quatre des options les plus prometteuses.

De meilleures batteries tiennent à faire des voitures électriques des dispositifs pratiques, untether mobiles d`anxiété de charge, et permettent des classes entières de nouveaux légers, wearables de longue durée. Voilà comment ils vont le faire:

3. Batteries à double carbone

En plus de ne pas être aussi forte densité énergétique que nous le voudrions, il y a d`autres limitations graves à la technologie des batteries au lithium-ion existants - notamment le temps de charge, la volatilité et degredation.

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Les batteries au lithium-ion prennent du temps pour charger - souvent plusieurs heures, même avec la meilleure technologie - et, tout probablement plus sûr que l`essence, ils chauffent pendant le fonctionnement (en particulier des batteries de haute performance comme ceux utilisés dans les véhicules électriques). Si la dissipation de la chaleur est pas correctement gérée, la réaction d`emballement résultant peut provoquer un incendie ou même une explosion.

Pour aggraver les choses, le cycle de charge-décharge des batteries au lithium-ion est destructrice: après seulement deux cent cinquante cycles de charge-décharge, les batteries au lithium-ion auront déjà perdu environ vingt pour cent de leur capacité de stockage. Ceci est très bien pour les marchés tels que les smartphones, où les gens remplacent leurs appareils chaque année ou deux de toute façon, mais il est un problème pour les marchés comme le véhicule électrique, que les gens aimeraient probablement utiliser pendant des années sans avoir à remplacer un composant de batterie toxique et coûteux.

Maintenant, une société appelée batterie « Power Japan Plus » pense qu`il a une solution, sous la forme d`un « double-carbone ». Cette technologie de batterie remplace l`anode et la cathode de la batterie (les bornes positive et négative, typiquement faite d`un métal hautement réactif comme l`oxyde de lithium) avec du charbon brut, qui est assez inerte. Le résultat est une batterie qui ne stocke pas considérablement plus d`énergie que la technologie lithium-ion, mais ne traite beaucoup d`autres limites des batteries actuelles.

batteries double carbone peuvent payer vingt fois plus rapide que la technologie lithium-ion, ne produisent pas de chaleur pendant le fonctionnement, et doivent attraper beaucoup moins probable feu. Ils se dégradent aussi beaucoup plus lentement (ils sont bons pour environ trois mille cycles). Parce que le carbone est facilement disponible et chimiquement inoffensifs, ils sont aussi pas cher, relativement non toxique et recyclable.

Chris Craney, le directeur du marketing de l`entreprise, pense que les batteries finiront par être un gros problème pour les voitures électriques: parler à l`Atlantique, at-il dit,

« Nous avons les revendications ambitieux [...] S`il y a un [véhicule électrique] société qui veut monter au niveau Tesla, nous avions une bonne compagnie pour parler. [...] Pour être audacieux, nous sommes confiants que nous sommes une solution majeure pour l`industrie du véhicule électrique en cours « .

La société prévoit de commencer la production d`une série initiale de batteries cette année, pour une utilisation principalement dans les équipements médicaux.

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2. Batteries lithium-air

Une autre approche pour augmenter la densité des batteries est de modifier la composition chimique de telle sorte que la réaction de génération de puissance tire de l`oxygène de l`atmosphère extérieure (et produit de l`oxygène pendant la recharge), comme dans le cas des batteries lithium-air. Cette technologie est poursuivie par IBM entre autres comme un saint graal éventuelle de la technologie de la batterie.

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En utilisant l`oxygène atmosphérique au lieu de stocker l`oxygène dans la batterie, vous pouvez augmenter considérablement la densité de stockage, des gains de densité offrant la théorie de jusqu`à quarante fois, par rapport aux cellules de lithium classiques, conduisant à des voitures électriques qui peuvent voyager pour des milliers de miles sur une charge. Les prototypes existants battu cellules lithium-ion actuels par un facteur de deux. Ces densités sont proches de la limite théorique de ce qui peut éventuellement être réalisé par une batterie chimique.

Cette technologie de la batterie est une certaine façon (hors estime IBM 5 à 15 ans), mais dans beaucoup de façons, il représente le Saint-Graal des batteries chimiques - la meilleure densité possible pour un poids donné. batteries lithium-air rechargeables peuvent rivaliser avec l`essence pour la densité d`énergie, quelque chose d`inouï dans la technologie de la batterie conventionnelle. La page d`IBM pour leur projet de recherche décrit comme ceci:

Les voitures électriques aujourd`hui généralement peut voyager seulement environ 100 miles sur la technologie actuelle de la batterie, appelée lithium-ion (LIB). [...] Reconnaissant cela, IBM a commencé la batterie 500 projets en 2009 pour développer un nouveau type de technologie de batterie lithium-air qui devrait améliorer la densité énergétique dix fois, ce qui augmente considérablement la quantité d`énergie que ces batteries peuvent générer et stocker. Aujourd`hui, les chercheurs d`IBM ont démontré avec succès la chimie fondamentale du processus de charge et de recharge pour les batteries lithium-air.

1. graphène supercondensateurs

Une autre approche plus spéculative pour améliorer la performance de la batterie est de fossé entièrement la partie « batterie » de l`idée. Une alternative à la technologie de la batterie est ce qu`on appelle des condensateurs: plaques chargées, séparées par une résistance. L`électricité peut être stockée dans le condensateur comme un champ électrostatique, puis libéré plus tard (pensez à la construction d`une charge statique sur votre corps en caresser un chat, puis décharger votre corps dans une poignée de porte).

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condensateurs conventionnels ont des limites graves à la quantité de charge qu`ils peuvent stocker, ainsi que la façon dont ils peuvent lentement libérer cette charge. Cependant, en utilisant des matériaux tels que le graphène, qui ont des surfaces extrêmement élevées pour leur masse et le volume, il est possible de créer des cellules avec une capacité énorme et des densités d`énergie comparables aux batteries conventionnelles.

Ces « supercondensateurs ne dégraderait pas sur chaque cycle de charge, et seraient capables d`être chargés en quelques secondes. prototypes existants montrent aucune réduction de capacité plus de 10.000 cycles de charge et présentent une densité d`énergie comparable à celle des batteries au lithium-ion traditionnelles. Les améliorations futures de la science des matériaux pourraient conduire ces chiffres encore plus élevés.

À court terme, certains initiés rapportent que Tesla développe un supercondensateur de graphène qui pourrait charger en quelques secondes et doubler la portée de leurs voitures électriques à 500 miles par charge. Elon Musk, pour sa part, a mentionné l`idée avant:

« Si je devais faire une prédiction, je pense qu`il ya une bonne chance que ce n`est pas, mais les batteries super-condensateurs. »

Toutes ces technologies ont probablement un rôle à jouer, à court et à long terme, que nous commençons à aller au-delà de la technologie lithium-ion que nous avons utilisé pendant des décennies. La transition ne sera probablement pas entièrement gracieux, ou aussi vite que nous le voudrions, mais il permettra de nouvelles applications et technologies qui vont changer le monde pendant des décennies à venir.

Que pensez-vous sera la technologie de l`énergie de l`avenir? Sera-ce batteries, condensateurs, ou autre chose? Partagez vos pensées dans la section des commentaires ci-dessous!