Baterije koje nam život znače, u ovom modernom svijetu u kojem je nezamislivo biti 'van struje', čini se doživjet će nešto što nismo doživjeli godinama - njihova mogućnost da pohrane energiju znatno će se povećati, najavili su to brojni istraživači i proizvođači.
Nova serija baterija spremna je za komercijalizaciju. One će omogućiti, između ostalog, uređaje čije će baterije imati kapacitet veći za 10 do 30 posto ili uređaje s istim trajanjem baterija ali brže i tanje i s boljim ekranom. Ovo poboljšanje omogućiti će široku primjenu baterija a i u konačnici smanjiti cijenu takvih uređaja u sljedećih deset godina, piše The Wall Street Journal.
Ipak postoji limit do kojeg litijsko - ionske baterije mogu ići, no oduševljava činjenica kako je to zapravo dvostruko više od njihovih trenutnih mogućnosti. Mali postoci poboljšanja koje primjećujemo iz godine u godinu većinom nastaju zbog načina njihove izrade, kao što su različite tehnike punjenja i slično. Ono što slijedi i što bi moglo donijeti krucijalnu promjenu je promjena materijala od kojih se baterija radi.
Svaka litijsko-ionska baterija ima anodu i katodu. Ioni litija putuj među njima i tako se proizvodi struja koja napaja naš uređaj. U trenutku kada je anoda upila litijske ione poput spužve baterija je potpuno napunjena. Kada se baterija prazni ioni zapravo putuju prema katodi. Najčešće su anode u ovakvim baterijama napravljene od grafita, alotropske modifikacije ugljika s električnom provodljivosti. I dok anode mogu prikupiti određenu količinu litiji-iona, istraživači poznaju i drugačiji materijal, silicij, koji ih može prikupiti čak 25 puta više.
No upotreba silicija nosi i niz tehničkih izazova.
"Čista silicijska anoda upit će veliku količinu ilitijskih iona koji će ju pretvoriti u prah nakon samo jednog punjenja", rekao je George Crabtree, direktor zajedničkog centra za istraživanje pohrane energije, kojeg je osnovao SAD.
Trenutačne baterijske anode imaju malu količinu silicija koji malo pojačavaju njihove performanse. Iako svaki proizvođač količinu silicija u baterijama čuva kao tajnu, dr. Crabtree vjeruje kako siliciji čini 10 posto svake anode. Elon Musk, osnivač Tesle, 2015. godine otkrio je kako silicij u baterijama Panasonica koje su u modelu S pojačava doseg automobila za 6 posto.
Neki startupovi prezentiraju rad na razvoju baterija čije su anode potpuno napravljene od silicija. Sila Nanotechnologies, Angstron Materials, Enovix i Enevate jedni su od onih koji nude materijale za tzv. litij - silicijske baterije. Njihove materijale testiraju i najveći svjetski proizvođači baterija, te automobilske i elektronske kompanije.
Tvrtka Sila koristi nanočesticu s tvrdom grafitno-silicijskom ljušturom i velikom količinom praznog prostora.
"Na ova način, litij se može apsorbirati bez da anode 'nateknu' ili se unište", naglašava Gene Berdichevsky, šef Sile. Stanice s njihovim česticama mogu tako uskladištiti 20 do 40 posto više energije.
Angstron Materials, iz Daytona imaju slične tvrdnje o svojim nano česticama u litijsko ionskim baterijama. Dr. Crabtree kaže kako je razvoj ovog pristupa vrlo vjerojatan no isto tako povlači i neke druge potrebe. Kako bi se stvorilo više prostora u anodama za litiji-ione proizvođači moraju proizvesti veću anodu, kojoj je potrebno i više prostora u baterijama. Time se smanjuje prostor za povećanje njezina kapaciteta. Zato je i gornja granica povećanja energije uz ovaj pristup oko 40 posto. Kaže kako je najveći izazov izlazak na tržište. Silini klijenti su BMW i Amperex Technology, neki od najvećih proizvođača baterija za Appleov iPhone i Samsungov Galaxy S8 telefon.
Kineska tvrtka Amperex također investira u Silu, no kako kaže njihov glavni šef odjela Joe Kit Chu Lam oni su jedni od nekoliko dobavljača koji su im potrebni kako bi osigurali dovoljnu količinu materijala.
"Očekuje se kako će se uređaji s ovakvim baterijama predstaviti tijekom sljedeće dvije godine", najavljuje Lam koji predviđa kako će se prvo upotrijebiti na nosivim uređajima.
Upotrijebit će ih i električni automobili što bi trebalo i povećati njihovu upotrebu za 30 posto. BMW će ovu tehnologiju u svoje električne automobile implementirati do 2023. godine, kako je naglasio njihov glasnogovornik. Očekuju povećanje od 10 do 15 posto.
Iako je tehnologija gotovo ista očekuje se kako će implementacija u električne automobile biti puno sporija s obzirom na veliku količinu zakona i sigurnosnih protokola koji se moraju ispoštovati. Prošle je godine BMW najavio kako će svoj istraživački centar za baterije uložiti oko 200 milijuna eura.
"Enovix je pionir na razvoju posebne 3D strukture svojih baterija", naglašava direktor Harrold Rust. Najavljuju kako će njihove baterije, uz anode koje su gotovo u cijelosti napravljene od silicija, imati 30 do 50 posto više energije koja je potrebna za prosječan mobilni uređaj i od dva do tri puta više nego je potrebno za napajanje pametnog sata.
Ove velike i značajne promjene dovest će i do drugih razvojnih procesa u industriji. Kao i baterije prije njih, očekuje se da će doprinijeti razvoju i drugih uređaja koji će novosti pratiti.
