Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Nowa konstrukcja baterii Li-ion pozwalająca na szybsze ładowanie

jacu007 16 Oct 2014 22:28 4374 28
  • Nowa konstrukcja baterii Li-ion pozwalająca na szybsze ładowanie Naukowcy z Nangyang Technological University (NTU) w Singapurze opracowali nową koncepcję budowy baterii litowo-jonowej, która będzie mogła zostać naładowana do 70% swojej pojemności w dwie minuty. Co więcej - według doniesień naukowców, wytrzymuje ponad 10000 cykli ładowania/rozładowania bez spadku pojemności. Technologia produkcyjna ma być w pełni zgodna z aktualnym procesem produkcyjnym, co dodatkowo może ułatwić jej podbój rynku.

    Obecnie życie jest bardzo powiązane z różnego rodzaju gadżetami elektronicznymi i bateriami zasilającymi te gadżety. Zarówno czas działania urządzeń po naładowaniu baterii, jak i sam czas ładowania są istotnymi aspektami wpływającymi na jakość naszego życia. Choć ciągle słyszymy o nowinkach i zmianach technologicznych na rynku baterii, to tak naprawdę ciągle jesteśmy związani z konstrukcją baterii litowo-jonowej, która została skomercjalizowana przez firmę Sony w 1991.

    Tajemnica baterii opracowanej przez Chen Xiaodonga i jego współpracowników, tkwi w anodzie. Nowa konstrukcja zbudowana z żelu z nanorurek dwutlenku tytanu (TiO2) zastępuje tradycyjną grafitową anodę. Okazuje się, że ta tania i stosunkowo popularna substancja chemiczna bardzo dobrze przechowuje jony litu, a więc tak naprawdę ładunek elektryczny. Poprzez użycie żelu z nanorurkami, powierzchnia takiej anody w znaczący sposób zwiększa jej zdolność do przyciągania takich jonów. Badania naukowców z NTU skupiały się głównie na procesie wytwarzani takich nanorurek z dwutlenku tytanu. Obrazowo mówiąc, podczas swoich badań stworzyli mieszaninę dwutlenku tytanu z wodorotlenkiem sodu, a następnie w odpowiedniej temperaturze wytworzyli nanorurki.

    Naukowcy z NTU Singapore twierdzą, że technologia została już opatentowana i wzbudza szerokie zainteresowanie branży. Według zapewnień komercjalizacja nowych baterii ma nastąpić w ciągu najbliższych dwóch lat.

    Źródło:
    http://www.extremetech.com/computing/191924-y...inutes-thanks-to-new-lithium-ion-battery-tech

    Cool! Ranking DIY
    [30.03.2021, darmowy webinar] Nowoczesna diagnostyka maszyn, monitorowanie i przewidywanie awarii. Zarejestruj się
    About Author
    jacu007
    Level 22  
    Offline 
    Has specialization in: systemy mikroprocesorowe, raspberry pi
    jacu007 wrote 688 posts with rating 74, helped 0 times. Live in city Dąbrowa Górnicza. Been with us since 2007 year.
  • #2
    kult5
    Level 21  
    Do jasnej anielki, z takim cudem to pieruny nie straszne.

    Jeśli mamy mały akumulatorek który potrafi się naładować w 2 minuty do 70% to musi on mieć świetną sprawność odbierania ładunku inaczej by się zagotował.

    Jak koszty licencji nie powalą to będziemy mieli rewolucję.
  • #3
    Pepcio666
    Level 11  
    Taka "rewolucja" jest ogłaszana na elektrodzie średnio 1-2 razy w miesiącu... Tylko komercyjnie dostępnych produktów ani widu, ani słychu :)
  • #4
    REVISOR
    Level 25  
    Naukowcy z Nangyang Technological University (NTU) w Singapurze opracowali nową koncepcję budowy baterii litowo-jonowej, która będzie mogła zostać naładowana do 70% swojej pojemności w dwie minuty.
    Czyli nic nie stworzyli tylko teoretyzują może symuluja komputerowo i badają poszczególne substancje w kierunku budowy takiego ogniwa.
    Czyli jak zwykle nowość jest ale na papierze.
  • #5
    KwoiteK
    Level 16  
    Quote:
    opracowali nową koncepcję budowy

    W oryginale jest: opracowali nową baterię. Nigdzie nie ma mowy o "tylko" koncepcji.

    Ciekawe czy opracowali już nową ładowarko-mini-spawarkę?
  • #6
    kult5
    Level 21  
    Pepcio666 wrote:
    Taka "rewolucja" jest ogłaszana na elektrodzie średnio 1-2 razy w miesiącu... Tylko komercyjnie dostępnych produktów ani widu, ani słychu :)

    Takie komentarze jak Twój są ostatnio bardzo modne.
    Tylko jak się wczytać w te artykuły o których piszesz to przeważnie poza zaletami wspomina się o wadach i trudnościach do przezwyciężenia. Większość tych newsów wspomina o pokonaniu pewnej bariery, a wymagań od baterii jest bardzo wiele:
    -pojemność
    -pojemność/kg/dm3
    -żywotność
    -czas ładowania/możliwość oddawania dużych prądów
    - budowa z łatwo dostępnych pierwiastków
    - łatwy i bezpieczny recykling
    - niska cena/ prosty proces produkcji
  • #7
    Pepcio666
    Level 11  
    Skoro jest tyle tych problemów, to czemu za każdym razem tytuł jest jak najbardziej chwytliwy "Naładujesz smartfona w 3 minuty" "Ładowanie baterii co tydzień", tak naprawdę nic nie wnosząc bo jest jeszcze "wiele wad i trudności do przezwyciężenia".

    Ja sobie zdaje sprawę z tego jak wygląda rzeczywistość, tylko po co pisać "komercjalizacja w ciągu dwóch lat" skoro rzeczywistość jest inna a takie "newsy" pojawiają się od wielu wielu lat (pierwszy z brzegu znaleziony: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1519660.html ), z nikłym skutkiem - pojemność baterii zmienia się bardzo powoli wbrew sensacyjnym odkryciom naukowców....

    PS. Nie wiem co jest "modnego" w tego typu postach? Mój link do dyskusji z 2009 pokazuje ten sam problem... I jakoś "baterii kwantowych", ani innych na krwi i siarce nie widać :)
  • #8
    Pocieszny
    Level 38  
    Mnie w tych "szybkich" bateriach ciekawi jedna sprawa - jak szybko będzie można je rozładować. Jeżeli rozładowanie będzie mogło być tak samo szybkie jak ładowanie, to strach pomyśleć jak może się skończyć byle zwarcie.
  • #9
    michalko12
    MCUs specialist
    Bzdury! Niech ktoś sobie policzy jakie prąd jest potrzebny, żeby w 2min naładować do 70% baterię od smartfona. Zamiast ładowarki będzie potrzebna spawarka, a o rodzajach gniazd i przekrojach przewodów już nie wspomnę.
  • #10
    Grzegorz_madera
    Level 34  
    My to wiemy, ale jak już wprowadzą to na rynek to 99% ludzi da się na to złapać. Wielkimi literami będzie napisane: "Czas ładowania baterii 5 minut*"

    A na samym końcu instrukcji:

    *) Tylko w przypadku stosowania specjalnej ładowarki za 500zł i specjalnym wykonaniu instalacji elektrycznej w domu.
  • #11
    koczis_ws
    Level 27  
    michalko12 wrote:
    Bzdury! Niech ktoś sobie policzy jakie prąd jest potrzebny, żeby w 2min naładować do 70% baterię od smartfona. Zamiast ładowarki będzie potrzebna spawarka, a o rodzajach gniazd i przekrojach przewodów już nie wspomnę.


    W wypadku baterii do telefonu (1200 mAh) to tragedii jeszcze nie ma.
    Tak circa policzone na kolanie :
    Prąd ładowania 36 A
    Moc ładowarki 180 W
    Przewody fi 3 mm
    Ale w takim akumulatorze do samochodu to ... strach się bać :D
  • #12
    Jackziom
    Level 23  
    Dokładnie Panowie. Bujdy na resorach, teorie z symulacji. A kolega koczis_ws przedstawił realną wizję tegoż przedsięwzięcia. Lepiej by wymyślili, żeby zwiększyć pojemność w stosunku do objętości. Żeby np. w takiej baterii jaką mamy w smartfonie "zmieściło" się nie 2,5 a 5 albo i 10Ah.
  • #13
    DamianG
    Level 20  
    O co w przypadku mojej baterii (i wielu podobnych w phabletach) 3100mAh?
    Skromne 93A, ładowarka o mocy 465W i przewody (biorąc pod uwagę stosunkowo krótkie obciążenie) fi 6 może by wystarczyły.
    Zdecydowanie wolałbym, aby baterie miały większą pojemność niż taką szybkość ładowania. Takie choćby 4-5Ah w miejsce tego 3.1Ah i nic więcej mi do szczęścia nie trzeba.
  • #14
    OldSkull
    Level 28  
    A teraz sobie wyobraźcie zastosowania:
    - lekka wkrętarka ze stacją bazową - skoro łądowanie jest tak krótkie, pojemność może być i 5x mniejsza o ile wystarczy wydajności prądowej
    - autobusy elektryczne ładowane na przystankach
    - telefony DECT
    - drony (aczkolwiek tutaj liczy się też pojemność, więc bardziej bym liczył na konstrukcję ułatwiającą wymianę akumulatora)
    Potencjalnych zastosowań jest wiele, więc o ile wprowadza na skalę przemysłową to nabywcy będą.
  • #15
    kekon
    Level 17  
    Niektórzy "naukowcy" też piszą o samochodach elektrycznych, których akumulatory można naładować w 5 minut.... Można sobie policzyć jaki będzie potrzebny prąd ładowania...

    A na samym końcu instrukcji ładowania:

    *) Tylko w przypadku stosowania specjalnej przydomowej stacji transformatorowej 15kV/400V ;)

    Quote:
    Żeby np. w takiej baterii jaką mamy w smartfonie "zmieściło" się nie 2,5 a 5 albo i 10Ah.


    W przypadku ogniw typu AA (Ni-mh) największą możliwą pojemność jaką udało się osiągnąć to 2700 mAh. Obecnie nie ma możliwości uzyskania większej pojemności w takim akumulatorku.
    Oczywiście na allegro można takie kupić z pojemnością 5000 mA ale to tylko marketingowe brednie sprzedawców.
  • #16
    koczis_ws
    Level 27  
    Tak dla zobrazowania problemu policzyłem orientacyjnie wydajność źródeł energii.
    Jeśli się pomyliłem w obliczeniach to mnie poprawcie :)
    Dane wejściowe:
    Paliwo silnikowe (benzyna, olej napędowy) wartość opałowa ~42 MJ/kg
    Bateria litowo-jonowa 2500 mAh/ 3.6 V masa ok 50 g
    Wartość energetyczna 648 kJ/kg (0.648 MJ/kg) prawie 65 x mniej niż paliwa. Nawet uwzględniając sprawność silników i tak jeszcze jest dużo.
    Czas tankowania ok 2 min (dla sam. osobowego).
    To pokazuje ile jeszcze przed nami do zrobienia przy elektrycznych napędach pojazdów.
    Tylko nie piszcie o ekologii, bo prąd do ładowania akumulatorów wytwarza się w elektrowniach, które smrodzą, tyle,że w jednym miejscu.
  • #17
    kekon
    Level 17  
    Quote:
    My to wiemy, ale jak już wprowadzą to na rynek to 99% ludzi da się na to złapać.


    Tak już jest z wieloma innymi produktami. Chociażby np. z kotłami kondensacyjnymi. Producenci podają ich sprawność równą 109% co jest przecież totalną bzdurą. Podobnie z cudownymi "magnetyzerami" zakładanymi na przewody paliwowe w samochodzie co to rzekomo zmniejszają zużycie paliwa o 20% - ludzie to też kupują.
  • #18
    kult5
    Level 21  
    koczis_ws wrote:
    michalko12 wrote:
    Bzdury! Niech ktoś sobie policzy jakie prąd jest potrzebny, żeby w 2min naładować do 70% baterię od smartfona. Zamiast ładowarki będzie potrzebna spawarka, a o rodzajach gniazd i przekrojach przewodów już nie wspomnę.


    W wypadku baterii do telefonu (1200 mAh) to tragedii jeszcze nie ma.
    Tak circa policzone na kolanie :
    Prąd ładowania 36 A
    Moc ładowarki 180 W
    Przewody fi 3 mm
    Ale w takim akumulatorze do samochodu to ... strach się bać :D


    Nie lubię skrajności, moją ładowarka samochodowa o takiej mocy waży 1,5 kg a spawarki inwentorowe tak już nie straszą swoją masą.
    Jeśli zamiast miedzi użyjemy włókien węglowych (https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2910514.html) to potrzeby przekrój przewodów spada o połowę.
    I możliwości techniczne nie oznaczają że coś musimy wykorzystać w 100% wystarczy że naładujemy do pełna w 10 minut. Moją wannę mogę teoretycznie napełnić w 1 sekundę ale mimo to zastosowałem przekrój rur który wymaga 5 minut aby tego dokonać.
  • #19
    kekon
    Level 17  
    Quote:
    Jeśli zamiast miedzi użyjemy włókien węglowych (https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2910514.html) to potrzeby przekrój przewodów spada o połowę.


    Nie zmienia to faktu, że moc ładowarek do ładowania w 3 minuty nadal musi być spora. Pewnych rzeczy po prostu nie da się "przeskoczyć". Zawsze gdzieś jest jakaś granica. Kiedyś szybkość procesorów rosła w tempie średnio 2x co 18 miesięcy. Dziś mamy już max. ok. 3..4 GHz i na razie na tym się zatrzymało.
  • #20
    kult5
    Level 21  
    kekon wrote:
    Quote:
    Jeśli zamiast miedzi użyjemy włókien węglowych (https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2910514.html) to potrzeby przekrój przewodów spada o połowę.


    Nie zmienia to faktu, że moc ładowarek do ładowania w 3 minuty nadal musi być spora. Pewnych rzeczy po prostu nie da się "przeskoczyć". Zawsze gdzieś jest jakaś granica. Kiedyś szybkość procesorów rosła w tempie średnio 2x co 18 miesięcy. Dziś mamy już max. ok. 3..4 GHz i na razie na tym się zatrzymało.

    Akurat w tej materii granice leżą bardzo daleko dzięki zjawisku nadprzewodnictwa.
    Zawsze jest kwestia pieniędzy czy przy danych kosztach opłaca się wchodzić w nowe technologie. Na początku do wszystkiego trzeba dopłacać.
  • #21
    kekon
    Level 17  
    Quote:
    Akurat w tej materii granice leżą bardzo daleko dzięki zjawisku nadprzewodnictwa.


    To akurat jest najtrudniejsze. Obecnie udało się osiągnąć nadprzewodnictwo w temp. minus kilkudziesięciu stopni i jak na razie postęp w tej dziedzinie jest bardzo powolny. Wciąż jednak są to zdecydowanie za niskie temperatury do praktycznych zastosowań. Nie sądzę aby w najbliższych latach udało się odkryć nadprzewodniki pracujące w temp. pokojowej. Chociaż różnie może być...
  • #22
    User removed account
    User removed account  
  • #23
    kekon
    Level 17  
    Quote:
    Czym się różni bateria od akumulatora?


    Dziś bardzo często na akumulator mówi się "bateria" choć nie jest to do końca poprawne. Bateria jest ogniwem elektrycznym, w którym proces rozładowania jest nieodwracalny - rozładowywanie powoduje takie przemiany chemiczne, że nie można już go ponownie naładować. Natomiast w akumulatorze proces ten jest odwracalny - po rozładowaniu można je ponownie naładować.
  • #24
    kult5
    Level 21  
    Bateria to ogólne pojęcie
    Bateria – zespół składający się z jednakowych elementów na przykład ogniw, dział, oddziałów, zaworów, komór czy klatek.

    bateria alkaliczna – ogniwo galwaniczne, którego po rozładowaniu nie można naładować

    bateria akumulatorowa to akumulator elektryczny składający się z dwóch lub więcej ogniw akumulatorowych połączonych ze sobą elektrycznie i przeznaczonych do stosowania jako źródło prądu stałego

    Akumulator elektryczny – rodzaj ogniwa galwanicznego, które może być wielokrotnie użytkowane i ładowane prądem elektrycznym

    W praktyce przeważnie mamy do czynienia z bateriami alkaicznymi bądź bateriami akumulatorów gdyż nasze "akumulatorki" to w praktyce n ogniw połączonych szeregowo, równolegle bądź mieszanie.
  • #25
    kekon
    Level 17  
    Quote:
    W praktyce przeważnie mamy do czynienia z bateriami gdyż nasze "akumulatorki" to w praktyce n ogniw połączonych szeregowo, równolegle bądź mieszanie.


    Równloległe łączenie ogniw nie powinno być stosowane. Niewielka różnica napięć w poszczególnych ogniwach spowoduje przepływ dużych prądów wyrównawczych.
  • #26
    koczis_ws
    Level 27  
    Trochę tu jest bałaganu w nazewnictwie. Po mojemu jest tak:
    Ogniwo (przez analogię do łańcucha) to pojedynczy element chemicznego źródła prądu.
    Bateria (przez analogię do baterii dział czy też łańcucha) to połączone ze sobą ogniwa . Pomimo, że łączenie równoległe jest raczej niekorzystne to w praktyce nie można wykluczyć takiego rozwiązania.
    A teraz ogniwa, mogą być różne. Akumulatorowe, które mogą gromadzić energię z zewnątrz (ładowalne) i ... no nie bardzo wiem jak je prawidłowo nazwać, które oddaję jedynie energię zgromadzoną chemicznie w procesie produkcyjnym (nieładowalne).
    I tyle.
  • #27
    User removed account
    User removed account  
  • #29
    kekon
    Level 17  
    Quote:
    Pomimo, że łączenie równoległe jest raczej niekorzystne to w praktyce nie można wykluczyć takiego rozwiązania.


    W praktyce jest to bardzo niekorzystne i nieprawidłowe. Jako pewną analogię można przytoczyć np. równoległe łączenie bezpieczników - bez sensu.
    Podczas ładowania rozpływ prądów do poszczególnych ogniw będzie nierówny - przez część ogniw będzie płynął prąd większy niż przez inne. Spowoduje to że część ogniw będzie permanentnie niedoładowana a niektóre przeładowane co przekłada się na skrócenie ich żywotności i mniejszą sprawność całego pakietu. Przy braku ładowania popłyną prądy wyrównawcze - jedne ogniwa będą ładować drugie. Przykładowo, bateria AA ma typową rezystancje ok. 0,028 OHm. Równoległe połączenie 2 takich ogniw już przy różnicy napięć 20 mV spowoduje przepływ prądu 0,02 / (0,028 * 2) = 357 mA. Jedno ogniwo będzie się rozładowywać ładując drugie: część energii będzie tracona w postaci ciepła i w konsekwencji jedno będzie mocno rozładowane a drugie niedoładowane.