6 альтернатив литию

Партнерские ссылки на Android Authority могут приносить нам комиссию. Узнать больше.

От смартфонов до электромобилей, аккумуляторы сами по себе питают некоторые из наиболее значимых технологий в нашей жизни. И хотя сами по себе батареи не являются какой-то новой технологией, литий-ионные (Li-on), которые питают большинство наших устройств, начали набирать популярность только несколько десятилетий назад. Но так же, как мир перешел к возобновляемым и устойчивым источникам энергии, таким как ветер и солнечная энергия, в последние годы произошли аналогичные прорывы в альтернативах литий-ионным батареям.

Итак, в этой статье давайте кратко рассмотрим альтернативы литий-ионным батареям, которые могут появиться на горизонте. Но сначала давайте вспомним, как работают современные батареи и какие проблемы возникают с этой технологией.

Прежде чем мы рассмотрим, как работают конкурирующие технологии, стоит еще раз вернуться к основам перезаряжаемой литий-ионной батареи и понять, почему они не совсем идеальны в современном мире.

Каждая батарея состоит из катода (положительного электрода), анода (отрицательного электрода) и электролитной среды. Когда вы разряжаете заряженную литий-ионную батарею, положительно заряженные ионы лития перемещаются от анода к катоду. Это также вызывает поток электронов, которые можно использовать для питания электронных устройств. А когда вы заряжаете литий-ионный аккумулятор, тот же процесс происходит в обратном порядке.

В целом вы получаете цикл, позволяющий заряжать и разряжать литий-ионный аккумулятор сотни раз. Но это не значит, что технология идеальна.

Литий-ионные аккумуляторы имеют ряд недостатков, которые повлияли на все: от производства iPhone до жизнеспособности электромобилей. Некоторые из этих проблем включают в себя:

Учитывая все вышеперечисленные проблемы, неудивительно, что практически все крупные технологические компании пытаются найти альтернативные технологии производства аккумуляторов. Хотя многие из этих проектов все еще находятся в зачаточном состоянии, некоторые из них могут стать основой для электромобилей следующего поколения и другой бытовой электроники в течение следующего десятилетия. Итак, не теряя времени, вот краткий список лучших альтернатив литий-ионным батареям и того, как они улучшают существующие технологии аккумуляторов.

Начнем с технологии аккумуляторов, которая не сильно отклоняется от привычной нам базовой линии Li-on.

Натрий-ионные аккумуляторы просто заменяют ионы лития в качестве носителей заряда натрием. Это единственное изменение оказывает большое влияние на производство аккумуляторов, поскольку натрия гораздо больше, чем лития. Фактически, вы можете использовать соль из океанов для извлечения натрия практически в любой точке мира. Это также может снизить стоимость производства аккумуляторов, поскольку вам больше не придется беспокоиться о хранении и транспортировке потенциально опасного материала, такого как литий.

Однако натрий-ионные аккумуляторы тоже не идеальны. Их ионы физически больше, чем лития, что приводит к более низкой плотности энергии. В реальном мире это может привести к уменьшению запаса хода электромобилей и сокращению времени автономной работы смартфонов. Тем не менее, другие преимущества натрий-ионных аккумуляторов заслуживают дальнейшего изучения этой технологии.

В литий-ионной батарее на аноде используется кобальт, добыть который оказалось сложно. Литий-серные (Li-S) батареи могут решить эту проблему, используя вместо этого серу в качестве катодного материала. Помимо замены кобальта, батареи Li-S имеют ряд преимуществ, а именно более высокую плотность энергии и более низкие производственные затраты.

Самая большая проблема с литий-серными батареями на данный момент связана с их быстрой скоростью деградации. Таким образом, даже несмотря на то, что еще в 2008 году мы видели, как самолет на солнечной энергии использует литий-ионную батарею, мы все еще ждем продолжения исследований, которые сделают эту технологию пригодной для повседневной электроники.

Литий-ионные аккумуляторы используют жидкую электролитную среду, которая позволяет ионам перемещаться между электродами. Электролит обычно представляет собой органическое соединение, которое может загореться при перегреве или перезарядке аккумулятора. Поэтому, чтобы снизить этот риск, исследователи разработали альтернативу в виде твердотельных батарей. В них используется твердый неорганический электролит, который может выдерживать суровые условия окружающей среды и резкие перепады температуры.