Na jednej z konferencji naukowych Jane Chang, inżynier uniwersytetu w Kaliforni, przedstawiła projekt, który otrzymał finansowanie od organizacji DARPA, a dotyczący prac nad zmniejszeniem objętości współczesnych baterii.
Litowo-jonowe baterie stanowią obecnie większość pod względem źródeł energii wykorzystanych w elektronice użytkowej – laptopach, telefonach komórkowych czy iPodach. Projekt uruchomiony na uniwersytecie kalifornijskim ma doprowadzić do zmiany obecnych baterii na mniejsze, wielkości ziarenka piasku.
Jane Chang, która odpowiada za projektowanie elektrolitu nowych baterii, przedstawiła wczoraj wyniki swoich badań na pięćdziesiątym siódmym międzynarodowym sympozjum AVS, które odbyło się w tym tygodniu w Nowym Meksyku. O swoim pomyśle mówi tak:
Staramy się osiągnąć tę samą pojemność elektryczną, co tradycyjne litowo-jonowe baterie, jednak musimy uczynić te źródła energii mniejszymi.
Badania są wciąż we wczesnym stadium. By utworzyć funkcjonalną baterię, potrzeba jeszcze innych elementów, takich jak np. elektrod.
Nie chcę mniejszych baterii. Chcę by miały większą pojemność. Zaskakujące jest to, że mimo iż procesory, karty graficzne, RAM etc. rozwijały się niesamowicie szybko, baterie przy tym poczyniły postęp technologiczny niewielki.
Jak będą małe baterie, to i będzie można stworzyć duże o o wiele więcej pojemności… Przecież to jest równoznaczne, nie rozumiem, czego się czepiasz.
@launchpad.net/~mgol: Nie do końca równoznaczne. Oczywiście w jakimś tam stopniu zwiększa się, ale nie równolegle- czyli zmniejszenie rozmiarów 2x nie powoduje, porównywalne rozmiarowo baterie będą miały 2x większe pojemności.
Baterie nowej generacji szybko nie przybędą. Wystarczy ruszyć fizykę by wiedzieć, że takie bateryjki staną się całkiem przyzwoitymi bombami- dostępnymi dla każdego. Wojsko ma swoje bateryjki o znacznie większych pojemnościach, ale zabezpieczenie ich dla cywili jak widać nie jest sprawą prostą.
Ano czepia sie pewnie dlatego, że dzisiejsze komputery pobierają dużo mniej energii od wczorajszych,a mimo tego działają tak samo długo na baterii, albo krócej, gdyz producenci wolą wrzucać baterie pojemnościowo mniejsze, bo są tańsze.
Trend na laptopy powstał niedawno. Można napisać, że procesory, karty graficzne na laptopy rozwijały się dzięki zainteresowaniu komputerami osobistymi.
Czyżby nanotechnologia?
@dampol: biiingo! Doookładnie. Osobiście wierzyłem w powodzenie silników białkowych (dna), ale widać idzie to w różnym kierunku.
juz ja widze jak ziarenko piasku ma styki podajace 1A
@tomo: przy woltarzu na poziomie 0.1 mV- czemu nie?
temu nie, dlaczego linie przesyłowe są podłączone do prądu o napięciu nawet 750kV (nie, to nie jest literowka).
Absolutne podstawy fizyki się kłaniają. Wydzielna moc zależy od oporu i natężenia prądu, a nie od jego napięcia. A opór zależy od dostępnej powierzchni przekroju i użytego materiału. Przy baterii o rozmiarze ziarnka piasku przekrój jest mały. Czyli albo wymysla jakis super-hiper-zajbisty materiał o oporze zerowym lub nie wiele wiekszym, albo taką baterię będzie można włożyć najwyżej do zegarka – takiego na rękę, bo w ściennym wskazówki nie uciągnie.
@szatox: skoro tradycyjny procek ciągnie po 15 AMPER nie łamiąc praw fizyki, to chyba jakoś się da…. i to bez materiałów o oporności równej 0.
Podpowiem- przy odpowiednio dużej częstotliwości prąd zachowuje się inaczej.
Wracając do bateryjki o rozmiarze ziarnku piasku- póki co nie wiemy o jakim woltażu będzie to napięcie i jaka będzie pojemność takiej bateryjki- na podstawie takich danych można sobie wyobrazić jaki prąd pociągnie taka bateryjka. Styk wielkości 1A nie jest problemem w technologiach nawet dla układów tradycyjnych (niska częstotliwość/prąd stały)- skoro przy przekroju rzędu 0.5 mm2 możemy polecieć prądem wielkości 1.4 A na odległość do 10m. Przekrój rzędu 0.5mm2 to chyba wielkość 'ziarnka piasku’.
Podsumowując- fizykę warto znać. Dodam, że wydzielana moc nie zależy tyle od samego prądu, ale od ładunku.
„..wydzielana moc nie zależy tyle od samego prądu, ale od ładunku.”
tyle ze prąd to własnie [A=q/t] ilość ładunku przez czas w ktorym sie on przemiescił a fizyka mowi sama za siebie ( DeltaP=I^2 R )
prąd przy odpowiednich czestotliwościach ma swoje właściwości różne ale wartość skuteczna 1A prądu stałego i 1A pradu o dowolnej czestotliwosci sprawi ze grzałka (jaką jest każdy rezystor a nawet nie doskonały przewodnik) nagrzeje się tak samo od jednego jak i od drugiego prądu mowi o tym sama definicja wartości skutecznej prądu :]
procesor wytrzymuje duze prądy (o ile to prawda co tam napisałes) z prostego powodu ma gigantyczny radiator ktory go chłodzi (spróbuj go zdjąć i powiedz mi jak długo dzialal ;p ) można oczywiscie taki radiator zamontować na tej bateryjce ale wtedy ona nie bedzie juz taka mała 😀
jest tez mozliwość zastosowania nadprzewodnika ktory świetnie sobie poradzi z wielkimi prądami problem w tym ze w temp. pokojowej jeszcze takiego nie ma a okolo 4K to dość zimno i podejzewam ze nawet Kamiński by nie wytrzymał 😉
jak to w starym kabarecie bylo „Praw fizyki Pan nie zmienisz i nie bądź Pan głąb”
@Tomasz Woźniak – Przekrój 0.5mm^2 to średnica niemal 0.8 mm. Dolicz do tego odrobinę izolacji i zobaczysz, że nie ma to nic wspólnego z ziarnkiem piasku. Chyba, że myślisz o żwirze 🙂
@unc: grrrr- wiem ile to 0.5 mm2 i jasno napisałem- 1.4A na 10m. Bateryjka będzie musiała prawdopodobnie zasilić na znaczne mniejszą odległość i mowa była o 1A- przypomnę, czepiacie się tylko oporu, a on liniowo zależy od długości przewodu i odwrotnie proporcjonalnie od powierzchni przekroju. Oznacza to, ze SPOKOJNIE 1A poleci na krótkim odcinku przewodem o przekroju poniżej 0.5 mm2. Dotarło?
@elektron: Po pierwsze panie elektron- napisałem przecież, że „nie zależy tyle od samego prądu, ale od ładunku”. Pięknie pan to wyjaśnił, ale tylko powtarzając o czym pisałem.
Co do prądów zmiennych, proszę pana to raczej mi szło o bardzo duże częstotliwości (i linie długie). To co pan piszesz o prądzie jest prawdą oczywiście- ale co to ma do rzeczy (chociaż gwoli ścisłości- pisał pan o prądzie zmiennym „średnim”). Zjawisko grzania się procków wynika nie tyle z mocy przenoszonej, ale kiepskich właściwości krzemu. Proszę mi uwierzyć- analogiczna płytka ze zwykłej stali nie grzała by się tak intensywnie.
Wracając do meritum wątku: przypomnę- zwykły kawał miedzi o przekroju 0.5 mm2 zasili prądem 1.4A na odległość do 10m. To nie jakaś teoria, ale praktyka- tak to działa. I co więcej, jak sobie to obliczysz, to wyjdzie że spokojne przepuści znacznie więcej- ale wiadomo norma robiona jest z zapasem bezpieczeństwa i uwzględnia też spadek napięcia.
Nie chcę wchodzić w wywody fizyczne, abo nie zamierzałem w żadnym momencie fizyki zmieniać. Jednak widzę, że świadomość praw i umiejętność ich przełożenia na rzeczywistość lekko szwankują.
Podsumowując- wielkości rzędu 1A nie jest problemem dla przekrojów wielkości 'ziarnka piasku’. Ale oczywiście problemem jest gęstość energii- ale to inna bajka, a my póki co spekulujemy o technologii która może powstanie. Czyli aby była jasność- wielkość styku i przekrój przewodów nie jest tutaj problemem.
TW, poleciec moze i poleci…. ale nie jestem zachwycony perspektywa telefonu, ktorego nie da sie wziac do reki, bo obudowa sie stopila. i cos ty sie tak tych woltow czepil, pisalem juz ze napiecie nie ma znaczenia.
a, jeszcze jedno: jak wladles na pomysl porownywania baterii z procesorem? po pierwsze prad z baterii jest staly, z po drugie moc wydzielana przez procesor da sie opisac jako kf^4, gdzie f to czestotliwosc zegara, a k to wartosc stala. to, ze przy odpowiednio duzej czestotliwosci prad zaczyna sie zachowywac inaczej w cale nie jest dla ciebie korzystny
@szatox: 😀 to raczej była prowokacja niż porównanie- chodziło ogólnie o bilans cieplny, bo jego się czepiłeś- i wielkości styków, które przy tej skali spokojnie dają rade dla prądu stałego rzędu 1A.
Napięcia czepiam się z prostej przyczyny- wielkość tego napięcia będzie miała wpływ na prąd jaki popłynie. Skoro gęstość się nie zmieni energii (bo nie zmieni), to wychodzi że 1A poleciałby tylko przy bardzo małym napięciu- mylę się?
Tyle tych rewolucji akumulatorowych było – a ja dalej na baterii z przed 5-ciu lat jadę i pojemność porównywalna z obecnie produkowanymi. Dwa lata temu miała być 10-cio krotnie większa pojemność – elektrody były gotowe, tylko umowy i dystrybucja… i co? Nic, tak samo z tym pewnie.
To podobnie jak z bateriami fotowoltaicznymi – co chwilę słychać o rewolucyjnych technologiach zwiększających sprawność albo zmniejszających cenę ale jakoś nie widać rezultatów…
A ja chcę akumulatory, a nie baterie.
Hmm…. jak by sie uprzec, to slowo bateria oznacza mniejwiecej tyle co zestaw ilus tam jednakowych, wspolpracujacych ze soba elementow.
Idac tym tropem modne obecnie r4 (aka male paluszki) nie sa bateriami, a jedynie ogniwami. Mamy co prawda baterie ogniw (tzw plaskie na przyklad), baterie akumulatorow (hmm…. kwasowe w samochodach i litowe w laptopach), oraz baterie przeciwlotnicze 🙂
Ups…
Wolisz kotleta czy samochod? Jezeli samochod, to smacznego, jezeli kotleta, to lepiej zebys nie musial daleko jechac ;P
A ja chcę wiedzieć, czy w oryginale jest „battery” w znaczeniu „bateria”, czy „akumulator” (w laptopach i iPodach — i odtwarzaczach innych producentów też! — się nie używa baterii ;)).
Nawiasem mówiąc powszechne nierozróżnianie ogniw od baterii i akumulatorów jest ciekawym zagadnieniem. 🙂
w przypadku laptopa jak najbardziej uzywa sie baterii 😉
sa to baterie odwracalnych ogniw chemicznych zwanych rowniez akumulatorami.
za to istotnie nie nazwabym bateria tego czegos zasiljacego telefon – bo to jest tylko pojedynczy akumulator.
Dla mnie to jakiś lewy ten news (albo tłumaczenie).
To nad czy w końcu pracują ? Nad zmniejszeniem rozmiaru, czy nad zwiększeniem pojemności. Bo nie ma sensu pracować na obiema rzeczami jednocześnie ? Każda technologia baterii/akumulatorów ma jakąś gęstość energii w objętości. Jak zmniejszymy baterie do rozmiarów ziarnka piasku to nie bardzo widzę zastosowania dla niej, bo energii wystarczy na „kilka błyśnięć” LED’em. Jak wymyślą nową technologię, która znacząco (o rząd wielkości) zwiększy gęstość energii, to po co ograniczać się do rozmiaru ziarnka piasku, przemysł samochodów elektrycznych z utęsknieniem czeka na takie objawienie.
Raczej pracują nad zwiększeniem wydajności baterii z jednostki objętości. Co w efekcie da małe baterie do zegarków i duże baterie o większej pojemności. Tyle, że dziwne że piszą że na razie pracują tylko nad elektrolitem, a dopiero potem będą myśleć nad elektrodami. Albo ta bateria będzie wykorzystywać reakcję inną niż dysocjacja elektrolityczna (bo ona zależy od układu kwas/sól – elektrody) albo to zwykła ściema. Wydaje mi się, że właśnie uzyskanie większej energii z każdej cząsteczki wymaga bardziej dynamicznej reakcji chemicznej niż dysocjacja.
taki pudelkowy ten news:)
Przede wszystkim Panowie proponuję zachować spokój, bo badania sponsoruje DARPA i jak już coś się uda opracować, to nie myślcie że od razu do laptopów zaczną produkować lepsze akumulatorki 🙂
A ponadto, w oryginalnym newsie jest mowa, o tym że baterie które być może uda się opracować będą mogły zasilać urządzenia skali mikro i nano.
Pani Chang mówi, że pracuje nad zmniejszeniem rozmiarów przy zachowaniu tej samej gęstości energii i mocy jak w bateriach Li-Ion.
Czyli będą słabsze, ale małe?
Acha…a te „urządzenia” w skali nano to … od kolektywu Borga ukradną ?
Bo koncepcję nanomaszyn to już parę lat temu dokumentnie zjechano jako humbuga…
@Budyń: phii… a ile razy zjechano projekty budowy samolotu zanim postał. Niemniej, faktycznie raczej bym się jeszcze nie jarał, że to jakiś wielki postęp
Teraz występują trzy zasadnicze problemy:
1. Wielkość baterii w porównaniu do osiąganej pojemności.
2. Czas ładowania.
3. Trwałość, czyli ilość cykli ładowania-rozładowania.
Moim zdaniem, mimo e bardzo wana pierwsza kwestia nie jest kluczowa, a powinno się skoncentrować nad dwoma pozostałymi.
Ale w newsie nie chodzi o zwiększenie pojemności baterii tylko o miniaturyzację.
Jak sponsoruje to Darpa to chodzi o miniaturyzację baterię do chipów, którymi będą znakować ludzi….