Tecnologías de baterías que van a cambiar el mundo

¿Quieres conducir a quinientas millas por un dólar? ¿Quiere que su teléfono inteligente para hacer gráficos por ordenador con calidad de consola y recargar una vez a la semana? ¿Quieres ser capaz de utilizar ligeros llevar encima al estilo de cristal Google durante semanas sin tener que preocuparse acerca de la carga de ellos?

Todas estas grandes aplicaciones de la tecnología están a la espera de una mejor tecnología de baterías. tecnología de la batería ha estado creciendo más lentamente que otras tecnologías (como la velocidad del procesador y la memoria interna), y ahora es el palo de la tienda de largo en un asombroso número de industrias. Hay buenas razones para creer que estamos llegando a unos límites fundamentales a la tecnología de litio actual, y hay una serie de tecnologías emocionantes en el horizonte. Hoy vamos a estar mirando a las cuatro de las opciones más prometedoras.

Mejores baterías pie para hacer los coches eléctricos prácticos, untether los dispositivos móviles de la ansiedad cargo, y permiten nuevas clases enteras de llevar encima ligero, de larga duración. Así es como van a hacerlo:

3. Las baterías de doble carbono

Además de no ser tan como nos gustaría alta densidad de energía, hay otras serias limitaciones a la tecnología de baterías de iones de litio existentes - notablemente el tiempo de carga, la volatilidad y la degradación.

baterías de iones de litio toman tiempo para cargar - a menudo varias horas, incluso con la mejor tecnología - y, aunque probablemente más seguro que la gasolina, se calientan durante el funcionamiento (especialmente las baterías de alto rendimiento como los utilizados en los vehículos eléctricos). Si la disipación de calor no se gestiona adecuadamente, la reacción descontrolada resultante puede causar incendios o incluso una explosión.

Para empeorar las cosas, el ciclo de carga-descarga de las baterías de iones de litio es destructivo: después de sólo doscientos cincuenta ciclos de carga-descarga, las baterías de iones de litio que ya se han perdido alrededor del veinte por ciento de su capacidad de almacenamiento. Esto está bien para mercados como teléfonos inteligentes, donde las personas reemplazan sus dispositivos cada año o dos de todos modos, pero es un problema para los mercados como el vehículo eléctrico, que la gente probablemente quiera utilizar durante años sin tener que reemplazar un componente de batería tóxicos y caros.

Ahora, una compañía llamada “Power Plus Japón” piensa que tiene una solución, en forma de una batería de “doble de carbono”. Esta tecnología de las baterías sustituye el ánodo y el cátodo de la batería (los terminales positivo y negativo, por lo general hecha de un metal altamente reactivo como el óxido de litio) con al carbono, que es bastante inerte. El resultado es una batería que no almacena dramáticamente más energía que la tecnología de iones de litio, pero que aborda muchas de las otras limitaciones de las baterías actuales.

baterías de doble carbono pueden cobrar veinte veces más rápido que la tecnología de iones de litio, no producen calor durante el funcionamiento, y son mucho menos propensos a incendiarse. También se degradan mucho más lentamente (que son buenos para unos tres mil ciclos). Debido a que el carbono es fácilmente disponible y químicamente inofensiva, también son baratos, relativamente no tóxico y reciclable.

Chris Craney, el director de marketing de la empresa, cree que las baterías con el tiempo será un gran problema para los coches eléctricos: hablar con el Atlántico, dijo,

“Tenemos reclamos ambiciosos [...] Si hay un [vehículo eléctrico] empresa que quiere subir al nivel Tesla, nos gustaría ser una buena compañía para hablar. [...] Para ser audaz, estamos seguros de que somos una solución importante para la industria del vehículo eléctrico actual.”

La compañía planea comenzar a producir una tirada inicial de las baterías de este año, principalmente para su uso en equipos médicos.

2. Las baterías de litio-aire

Otro enfoque para aumentar la densidad de las baterías es modificar la química de manera que la reacción de generación de energía extrae el oxígeno de la atmósfera exterior (y produce oxígeno mientras se recarga), como en el caso de las baterías de litio-aire. Esta tecnología está siendo perseguido por IBM entre otros como un santo grial eventual de la tecnología de la batería.

Mediante el uso de oxígeno atmosférico en lugar de almacenar el oxígeno en la batería, puede aumentar drásticamente la densidad de almacenamiento, en las ganancias de densidad que ofrecen la teoría de tanto como cuarenta veces, en comparación con las células de litio convencionales, lo que lleva a los coches eléctricos que pueden viajar miles de millas en una carga. Los prototipos existentes superó a celdas de iones de litio actuales por un factor de doble. Estas densidades se encuentran cerca del límite teórico para lo que posiblemente puede ser alcanzado por una batería química.

Esta tecnología de las baterías es de alguna manera fuera (IBM estima 5 a 15 años), pero en muchos sentidos representa el Santo Grial de las baterías químicas - la mejor densidad posible para un peso dado. baterías de litio-aire recargables pueden competir con la gasolina para la densidad de energía, algo inédito en la tecnología de baterías convencional. la página de IBM para su proyecto de investigación lo describe así:

Los coches eléctricos de hoy normalmente puede viajar solamente cerca de 100 millas en la tecnología actual de la batería, llamada de litio-ion (LIB). [...] Al reconocer esto, IBM inició el proyecto de la batería 500 en 2009 para desarrollar un nuevo tipo de tecnología de baterías de litio-aire que se espera para mejorar la densidad de energía diez veces, aumentando dramáticamente la cantidad de energía que estas baterías pueden generar y almacenar. Hoy en día, los investigadores de IBM han demostrado con éxito la química fundamental del proceso de carga y recarga de las baterías de litio-aire.

1. grafeno ultracondensadores

Otro enfoque, más especulativa a la mejora de rendimiento de la batería es de deshacerse de la parte ‘batería` de la idea por completo. Una alternativa a la tecnología de la batería es lo que se conoce como condensadores: cargadas placas, separadas por un resistor. La electricidad puede ser almacenada en el condensador como un campo electrostático, y luego dado de alta más tarde (pensar en construir una carga estática en su cuerpo por acariciar a un gato, y luego la descarga de su cuerpo en el pomo de una puerta).

condensadores convencionales tienen serios límites a la cantidad de carga que puede almacenar, así como la lentitud con que pueden liberar esa carga. Sin embargo, mediante el uso de materiales como el grafeno, que tienen áreas de superficie enormemente altas por su masa y el volumen, es posible crear células con enormes de capacitancia y de la energía densidades comparables a las baterías convencionales.

Estos ‘ultracondensadores no se degradan en cada ciclo de carga, y serían capaces de ser cargadas en cuestión de segundos. prototipos existentes no muestran reducción en la capacitancia de más de 10.000 ciclos de carga, y muestran una densidad de energía comparable a las baterías tradicionales de iones de litio. Futuras mejoras ciencia de los materiales podrían conducir esos números aún más altos.

En el corto plazo, algunos expertos informan que Tesla está desarrollando un ultracondensadores grafeno que podrían cargar en segundos y duplicar el alcance de sus coches eléctricos a 500 millas por carga. Elon Musk, por su parte, ha mencionado la idea antes:

“Si tuviera que hacer una predicción, yo creo que hay una buena probabilidad de que no se trata baterías, pero supercondensadores.”

Todas estas tecnologías probablemente tendrá un papel que desempeñar, en el corto y largo plazo, a medida que comienzan a moverse más allá de la tecnología de iones de litio que hemos estado utilizando durante décadas. La transición probablemente no será totalmente elegante, o tan rápido como nos gustaría, pero permitirá nuevas aplicaciones y tecnologías que cambiarán el mundo en las próximas décadas.

¿Qué crees que va a ser la tecnología de la energía del futuro? Será baterías, condensadores, o algo más? Compartir sus pensamientos en la sección de comentarios!