Baterije prihodnosti

Medtem ko se pametne naprave, hiše in avtomobili vse bolj razvijajo, so na žalost še vedno omejeni z energijo. Baterije, ki shranjujejo to moč, že desetletja niso doživele nikakršnega razvoja, vendar se bo to kmalu spremenilo. Prihajamo namreč na rob energijske revolucije.

 

Trenutni razvoj baterij je v primerjavi s prejšnjim desetletjem pokazal ogromen napredek, vendar pa so moderne litij-ionske baterije, kljub številnim pozitivnim lastnostim, omejene s težo, hitrostjo polnjenja, življenjsko dobo in najpomembnejše – s kapaciteto. V prihodnje bomo te “slabe” lastnosti izboljšali. Po zadnjih raziskavah bomo lahko kmalu zakorakali v prihodnost, kjer bo polnjenje baterije trajalo le 30 sekund in to brez uporabe polnilnega kabla.

 

SOLID STATE BATERIJE
To so baterije na osnovi litij-ionske baterije, vendar so vse njene komponente – pozitivne katode in negativne anode – v trdnem agregatnem stanju. To bateriji omogoča večjo stabilnost in preprečuje možnost vžiga ob primeru napak ali poškodb, kot smo lahko videli pri določenih mobilnih telefonih. Takšen način izgradnje omogoča tudi večjo efektivnost baterije ter višjo hitrost polnjenja in praznjenja, kar bi prišlo prav v avtomobilski industriji. Litij-ionske baterije imajo življenjsko dobo od 400 do 1200 polnilnih ciklov, v povprečju spravijo 180 Wh na kilogram svoje teže in imajo izkoristek baterije okoli 80 %. Za razliko od navadnih litij-ionskih baterij, so Solid State baterije bolj vzdržljive in hitrejše. Za celotno polnjenje in praznjenje baterije je potrebnih le 7 minut. Imajo tudi povečano temperaturno območje delovanja, in sicer od okoli 30 stopinj pod ničlo do nekaj sto stopinj nad ničlo.

GRAFENSKE BATERIJE
Grafen, sestavljen iz samo ene plasti atomov grafita, povezanih v heksagonalno obliko, je zaradi svojih neverjetnih lastnosti imenovan čudežni material. Grafen je močan prevodnik električne in toplotne energije, izjemno lahek, kemično stabilen ter zelo prožen. Velja za okolju prijazen in trajnostni material, z neomejenimi možnostmi uporabe.

Grafenske baterije so majhne, lažje, imajo večjo kapaciteto, daljšo življenjsko dobo in lahko obratujejo pod bolj zahtevnimi pogoji. Tudi čas polnjenja je bistveno krajši kot pri katerikoli bateriji do sedaj. Napolni se lahko namreč v le nekaj sekundah.

V primerjavi z navadno litij-ionsko baterijo, ki ima v teoriji kapaciteto okoli 180 Wh/kg svoje teže, ima

grafenska baterija 1000 Wh/kg, kar je okoli 80 %. V praksi bi to pomenilo enako količino energije v veliko manjši in lažji bateriji. To bi omogočilo razvoj tanjših, lažjih in “pravih” upogljivih telefonov, saj bi bila grafenska baterija toliko bolj prožna.

Zaradi majhne teže bi lahko razmišljali tudi o razvoju elektrifikacije v letalstvu, saj trenutno obstaja problem v razmerju med težo in močjo baterije, ki bi jo potrebovala velika letala za dolgo pot. Trenutno je tekoče gorivo še vedno boljša izbira – grafenske baterije pa bi lahko rešile ta problem.

Tudi v avtomobilski industriji so več kot dobrodošle, saj omogočajo hitro polnjenje, kar bi pomenilo zmanjšanje čakanja na polnilnicah na le nekaj minut. Zaradi svoje lastnosti delovanja pod višjimi temperaturami, ki v avtomobilu znašajo okoli 60 stopinj, bi bila učinkovitost baterije veliko boljša.

Tudi v domači uporabi (v telefonih, pametnih urah, gospodinjskih napravah …) bi omogočili, da bi bile naprave veliko lažje in manjše. Prav tako nam ne bi bilo več treba čakati na polnjenje.

Eden izmed vodilnih razvijalcev na področju grafenskih baterij je podjetje Samsung, ki je v svojih raziskavah dokazal, da bi za enako kapaciteto baterije potrebovali manjšo baterijo, kar bi v mobilnih napravah omogočilo tudi več prostora za razne druge tehnologije, kot so na primer optična povečava, boljše kamere itd.

Glavni razvoj na področju baterij se torej dogaja na trdni osnovi in na grafenu. Ti dve tehnologiji sta tik pred tem, da jih začnemo uporabljati v vsakdanjem življenju. Seveda pa se razvijajo tudi druge tehnologije na podlagi različnih zmesi, v katere bi na različne načine lahko shranjevali energijo. V prihodnje naj sploh ne bi uporabljali polnilcev, saj se bodo baterije polnile ne le z indukcijo, temveč s pomočjo elektromagnetnih valov – podobno kot Wi-Fi – na daljavo, ne glede na to, kje smo. Baterije so v vsakdanji uporabi relativno kratek čas in zdaj stojimo na robu novih odkritij, ki nam bodo lajšala življenja; le pomislite, kako so se v slabih 100 letih spremenili avtomobili in telefoni. Trenutno smo šele na začetku razvoja baterij, zato imamo lahko v prihodnje velika pričakovanja.