Die Gründe, warum die Lithiumbatterietechnologie schwer zu durchbrechen ist

Im September 2014 veröffentlichte das Unternehmen eine neue Generation des iPhone. Ähnlich wie bei den vorherigen Produktgenerationen handelt es sich um die neuesten intelligenten Geräte mit Prozessoren und Grafikchips, die die Leistung erheblich verbessern. Apple und andere Mobiltelefonhersteller haben auf der Konferenz jedoch nie erwähnt, dass sich eine der Komponenten seit vielen Jahren nicht mehr ändert. Das ist die Lithiumbatterie. Alle elektronischen Geräte, einschließlich Smartphones, Tablets und Tesla-Elektrofahrzeuge, verwenden Lithiumbatterietechniken, die den ersten kommerziellen Lithiumionenbatterien entsprechen, die 1991 von SONY veröffentlicht wurden.

In den letzten 23 Jahren sind die Menschen nicht ohne Innovation, Forscher auf der ganzen Welt haben die Forschung und Entwicklung neuer Batterietechnologien nie aufgegeben. Wurde 2014 eine Reihe von Durchbrüchen erzielt, die Ladeeffizienz, Batteriekapazität, Heizungskühlung usw., haben sich herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien immer mehr bewährt, viele neue Batterietechnologien scheinen das Licht erblickt zu haben.

Aber bis jetzt ist die Zeit der Batterie immer noch schwer zu befriedigen, die Batterietechnologie ist immer noch der größte Engpass, die gesamte Entwicklung elektronischer Geräte und aus Sicht der Industrialisierung, die Batterietechnologie vom revolutionären Durchbruch, gibt es immer noch eine viel Abstand.

Sie können Ihren Kuchen nicht haben und ihn essen

Warum ist die Batterietechnologie schwer zu durchbrechen? Hauptkraft lithium-ionen-akku, was ist das Problem?

Die Lithium-Ordnungszahl ist 3, was bedeutet, dass es drei Protonen gibt. Es ist das leichteste Alkalimetallelement, was es zu einem der bekanntesten Materialien macht, das für die Herstellung von tragbaren Batterieanodenmaterialien geeignet ist.

Natürlich enthält die Lithiumbatterie neben Lithium auch Phosphorsäure, Eisen, Mangan, Graphit, Titanat und andere metallische und nichtmetallische Materialien. Im Vergleich zu früheren Nickelbatterien sind Lithiumbatterien kleiner, leichter und haben eine höhere Energiedichte. Bei Nickelbatterien dauerte die Batterietechnologie weniger als 15 Jahre. Die Batterietechnologie wurde zum Mainstream elektronischer Geräte.

Es gibt aber auch einige Probleme, das wichtigste ist heiß. Der Lade- und Entladevorgang von Lithiumbatterien kann in der hohen Dichte des Innenraums viel Wärme erzeugen.

Für Smartphones und andere kleine elektronische Geräte ist Fieber aufgrund von Kapazitätsbeschränkungen kein großes Problem. Wenn Sie sich auf das Innere des Mobiltelefondesigns verlassen, kann das Problem der Wärmeableitung der Wärmeleitfähigkeit gelöst werden. Für die Tesla-Elektroautos ist dieses Chassis jedoch mit Tausenden bedeckt von Lithium-Ionen-Batterie großen Kerl müssen Sie die entsprechenden Kühlmaßnahmen ergreifen.

Das ist der Grund, warum fast alle Lithium-Batteriepacks für Elektroautos oder Hybridautos mit einem riesigen Volumen an Flüssigkeitskühlgeräten ausgestattet sind. Trotzdem kann es vorkommen, dass einige der Explosionsunfälle von Elektrofahrzeugbatterien durch das Feuer oder manchmal auftreten.

Die Anzahl der Lithium-Ionen in der Lithium-Batterie ist festgelegt, möchte eine längere Batterielebensdauer haben, es ist notwendig, die Anzahl der Batterien zu erhöhen, aber es bedeutet eine schwere Ausrüstung, thermische Explosion größeren Heizwert und höhere Möglichkeit. Wenn Sie sicherer oder tragbarer sein möchten, müssen Sie die Batteriemenge und die Nutzungsdauer opfern.

Wechsel der Lithiumbatterie

Entlang dieses Gedankengangs dachten die Forscher, dass die Richtung eines Durchbruchs die Suche nach mehr Sicherheit, Materialien mit höherer Energiedichte und dem Wechsel der Lithiumbatterie ist.

Luft wird wahrscheinlich eine der besseren Wahl sein. Vor nicht allzu langer Zeit hat ein israelisches Technologieunternehmen Aluminium und Luft als neuen Typ von Batterieelektrode entwickelt. Die Batterie kann die Wassermoleküle in der Luft nutzen und Aluminium reagiert und entlädt sich .

Tatsächlich ist diese Art der Metall-Luft-Batterietechnologie in den frühen 1960er Jahren aufgetaucht. Ihr Prinzip basiert auf 99,9% hochreiner Aluminiumanode, Wassermolekülen von Sauerstoff zur Kathode und der Verwendung von wässriger Lösung als Elektrolyt und Aluminiumplatte zur Absorption Sauerstoff, vollständiger Entladevorgang.

Im chemischen Prozess ist das Endprodukt Aluminiumhydroxid, daher sieht diese Art von Batterietechnologie sicherer, stabiler aus und die Energiedichte von Aluminium-Luft-Batterien ist viel höher als die Qualität von Lithiumbatterien, beispielsweise kann die theoretische Energiedichte 8,1 kWh erreichen / kg. Bei den Tesla-Elektrofahrzeugen, die von den Hochenergie-Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, beträgt die Energiedichte nur etwa 0,3 KWH / kg.

Eine weitere ebenso beliebte bahnbrechende Idee auf dem Gebiet der Batterietechnologie ist, dass wenn Sie die Lithiumbatterie nicht wechseln können, diese auf eine Art und Weise aufgeladen werden kann.

Gegenwärtig wollen die meisten beliebte alternative Lademethoden sein, ist eine drahtlose Stromversorgungstechnologie. Bitte beachten Sie, dass dies nicht die ersten Jahre der Mobiltelefonhersteller sind, um mit einem Tablett für drahtloses Laden von Mobiltelefonen zu starten, sondern eine effizientere drahtlose Stromversorgungstechnologie.

Wenn das kabellose Laden und die kabellose Stromversorgung im Prinzip keinen großen Unterschied darstellen, verwenden beide das Prinzip der elektromagnetischen Induktion, Resonanz oder Kopplung Magnetresonanz zwischen Ladegerät und Gerät der Lufttransportladung, Spule und Kondensator zwischen Ladegerät und Gerät bei der Resonanzbildung, um die effiziente Übertragung von Elektrizität zu realisieren.

Bildpunkt und Sopransänger könnten einige der gleichen Schwingungsfrequenz nehmen Glasgesang ist eine Wahrheit, aber nicht die elektronische Ausrüstung elektromagnetische Induktion und Resonanz Explosion.

Im Vergleich zum kabellosen Laden besteht der Vorteil der kabellosen Stromversorgung darin, die Begrenzung der Entfernung zu durchbrechen. Mit der Senderlösung kann ein Unternehmen die weiteste Entfernung in der Energieübertragung erreichen, die 10 Meter erreichen kann.

Obwohl verglichen und oft Hunderte von Metern drahtloses Netzwerk, drahtlose Energieübertragungsentfernung und einige kurze, aber zumindest auf technischer Ebene, drahtlose Stromversorgung, wurde als aus dem ersten Schritt betrachtet.

Ein größeres Problem

Warum sehen die Leute etwas Ähnliches wie das drahtlose Netzwerk am Flughafen, im Hotel oder im Café in der heißen drahtlosen Stromversorgung nicht?

In der Tat ist das größte Hindernis für die Popularisierung der drahtlosen Stromversorgung, nicht lange Übertragungsstrecke nicht genug und andere technische Probleme, aber die verschiedenen Arten von elektronischen Geräten auf dem Markt der drahtlosen Stromversorgung Standard kompatiblen Problem, das über den Rahmen hinausgeht der wissenschaftlichen Forschungspersonalkontrolle.

Wie bei einem Sopransänger zum Beispiel, wenn die Vibrationsfrequenz des Bechers unterschiedlich ist, wollen alle Gläser singen, Detonation ist unmöglich.

Mehr als 2008 haben internationale Unternehmen und Verbände der Branche eine internationale Standardallianz für die drahtlose Energieübertragung gegründet, die sich dem technischen Standard einer einheitlichen drahtlosen Stromversorgung verschrieben hat, so die Mitglieder der Gewerkschaft eines chinesischen Unternehmens Die WiFi-Einheitszeit sollte nicht zu weit entfernt sein.

Im Gegensatz dazu wird das Ersetzen des neuen Batterietechnologie-Schemas von Lithium-Ionen-Batterien viel schwieriger. Die vielversprechendste Metall-Luft-Batterietechnologie, die noch zu lösen ist, muss noch gelöst werden, z. B. während des Betriebs muss der Batterie Wasser hinzugefügt werden Pack, und es ist nicht wiederaufladbare Batterien, Aluminiumplatte vollständig nach Oxidation Aluminiumhydroxid, muss es die Aluminiumplatte wechseln.

Dies wird zweifellos die Kosten erhöhen und die Verwendung der Metall-Luft-Batterietechnologie verhindern. Die gute Nachricht ist jedoch, dass die Forscher nun versuchen, die Reaktionszeit für die Aluminiumoxidation zu verlängern und die Kosten für das Aluminiumrecycling zu senken, um die Technologie so schnell wie möglich zu kommerzialisieren.

Kevin, Forscher am Ingenieurwissenschaftlichen Zentrum der Universität Mott Caitlin, ist der Ansicht, dass selbst wenn das technische Niveau die kommerziellen Anforderungen erreicht hat, es lange dauern muss, bis daraus ein fertiges Produkt wird, bei dem die elektronischen Geräte in großem Maßstab eingesetzt werden. Wenn es keine besonderen Auslöser für den Beginn gibt, ist es schwierig, in mindestens den letzten fünf Jahren eine wirklich ausgereifte revolutionäre Batterietechnologie zu erkennen.

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