Sledujte nás na YouTube

Nová technologie pomůže zvýšit kapacitu Li-ion akumulátorů

Představte si baterii, která by váš telefon udržela v pohotovosti týden a k dobití by stačilo pouhých pár minut. Něco takového se brzy může stát realitou.

V současné době je drtivá většina mobilních zařízení vybavena lithium-iontovým akumulátorem. Pokud zabrousíme do historie, tak zjistíme, že první experimenty s Li-Ion bateriemi prováděl již v roce 1912 G. N. Lewis. Do roku 1960 se vývojem zabývali především výzkumníci z Bellových laboratoří. Poté jsme museli čekat dlouhých 31 let, než firma Sony vyrobila první prodejní verzi. Chemický princip Li-Ion akumulátorů je velmi podobný tomu, který se používá v lithium-polymerových bateriích. Anoda je vyrobena z uhlíku, katoda z oxidu kovu a jako elektrolyt se používá lithiová sůl v organickém rozpouštědle. Mezi výhody Li-Ion akumulátorů patří poměrně dlouhá životnost (500 – 2000 nabíjecích cyklů), téměř žádné samovybíjení a vysoké nominální napětí (3,7 V). Naopak mezi nevýhody  lze zařadit velmi rychlé stárnutí a s tím spojené snižování maximální kapacity, velmi dlouhá doba potřebná k dobití akumulátoru, relativně nízká kapacita energie a v neposlední řadě i riziko výbuchu či vznícení.

-

Konkrétně neduhy v podobě času potřebného k nabití a nízká kapacita akumulátoru se podařily odstranit výzkumníkům z chicagské univerzity Northwestern. Otcem celého projektu je Harold Kung, který před nedávnou dobou zveřejnil článek o pokroku v navýšení kapacity a rychlosti nabíjení Li-Ion akumulátorů. Dle slov H. Kunga se jemu a jeho týmu podařilo najít způsob, jak desetinásobně navýšit kapacitu Li-Ion akumulátorů a zároveň i snížit potřebný čas k úplnému dobití. Kapacita dnešních Lithium-iontových baterií je závislá na limitovaném množství atomů lithia, které přijmou elektrody. U současných akumulátorů připadá jeden atom lithia na šest atomů uhlíku. V minulosti již probíhal experiment s výměnou uhlíku za křemík, který dokázal navázat více atomů lithia, nicméně nesetkal se s úspěchem díky tomu, že křemík se při různé hodnotě nabití výrazně smršťoval či roztahoval a to mělo za následek bleskurychlý úbytek kapacity.

-

Pokud se zaměříme na princip nabíjení akumulátorů, tak zde je rozhodující, jakou rychlostí se dokážou ionty lithia dostat k anodě. Za viníka dlouhé doby nabíjení lze označit listy grafenu, které anodu obalují. Při strastiplné cestě tak ionty lithia musí doplout k jejich okrajům, kde se nachází velmi úzký vstup do celého systému, díky kterému se celý průběh dobíjení ještě více prodlužuje. Profesor Kung a jeho tým však přišli na způsob jak tyto problémy vyřešit. Na katodě i anodě použili křemík, mezi který vložili výše zmíněné listy grafenu, které zároveň pomáhají k jeho stabilizaci. Zároveň tak došlo k navýšení množství lithiových iontů, které se dokážou na křemík navázat. Zrychlení celého procesu nabíjení se podařilo dosáhnout za pomoci vytvoření pomyslných zkratek na listech grafenu. Tyto zkratky lze zjednodušeně popsat jako otvory které měří mezi 10 až 20 nanometry. Ionty tudíž nemusejí již plout až k okrajům grafenových listů, ale můžou využít vytvořené otvory, kterými se dostanou k elektrodám.

-

Tento sofistikovaný způsob má za následek až desetinásobné zkrácení doby potřebné k úplnému nabití akumulátoru. Na první pohled se tedy může zdát, že brzy odzvoní každodennímu dobíjení našich smartphonů. Nicméně jak už u podobných projektů bývá zvykem, tak i tento se potýká s problémy. Konkrétně se jedná o rychlou ztrátu výše uvedených vlastností. Zhruba po stopadesáti cyklech dojde k výraznému snížení kapacity a zároveň i k prodloužení doby potřebné k dobití. Přes tento nemilý fakt má akumulátor stále lepší vlastnosti než současné li-ion baterie. Proto nám tedy nezbývá nic jiného než doufat, že se profesoru Kungovi podaří tuto dětskou nemoc co nejrychleji odstranit. Poté již nebude nic bránit v cestě ke komerční výrobě.

Zdroj: Northwestern


24 komentářů

  1. Jak bylo vtipně poznamenáno k tomuto tématu jinde, tyto technologie povedou jen k tomu, že se tloušťka telefonu fríkulínsky sníží na 4-5mm a výdrž bude opět jednodenní.

    • Přesně toho se taky obávám, ale zase na druhou stranu, „týdenní výdrž na jedno nabití“ je pro marketing možná ještě lepší, než „tloušťka jenom 6 mm“.

    • Tak to veľmi dúfam, že nie. Neznášam tenké hrany, nedá sa to držať. Pôvodný iPhone, alebo iPod Touch alebo aj HTC HD7 to maju zaoblené tak, aby bočná hrana vyzerala čo najtenšie. Hrozne zle sa mi to drží.

      Som zvedavý ako padne do ruky Lumia 800.

      Najlepšie sa mi zatiaľ držal iPhone 4 a zo starších modelov hádam všetko (i HTC Kaiser alebo stará Nokia N70).

      Myslím, že dnes na toto veľa výrobcov nemyslí. Už pri Desire HD alebo HTC HD7 mám problém s tým, že sa mi prsty dotkýňajú displeja. Tak dúfam, že nikoho nenapadne to ešte stenšovať a displej tlačiť ešte viac ku krajom.

    • janac_marek: Tak to máš asi divné ruce, protože RH jako jednu z největších nevýhod iP4(s) uvádí neergonomické držení, doteď jsem nepochopil, proč je ten telefon s jeho rukou tak nekompatibilní:-) Jinak kupř. iPod 4 už by klidně zasloužil vyšší tloušťku, při hraní by se lépe držel. A to si nedovedu představit, jestli do toho těla chtějí dat 4″, jak na ty ovládací prvky ve hrách mám zkroutit palce…

    • uni: Možno mám, ja nievem :) . Ale proste iPhone 4 mne osobne tak perfektne sadol do ruky vďaka rovným hranám ako uź dlho žiadny telefón. Jednoducho keď som ho držla, tak som ho držal pevne a stabilne. S HD7 sa mi stane, źe ak troška zatlačím, tak sa mi proste telefón vykrúti – teda jeden bok smeruje dnu do dlane a druhý smerom von – je to nestabilné.

      Čo sa týka hrania…

      Mnoho hier sa mi hralo aj na iPde, na iPhone, Androide ale i na WP super. Oveľa lepšie ako na PSP. Napriek tomu existuje mnoho typov hier, ktorých hranie som dodnes na dotykovom displeji neprelúskol. Ide hlavne o virtuálne joystickové hry. Napríklad na PSP som prešiel zopár strielačok pri posedeniach na istom mieste :), zato na iOS/Androide/WP dokopy len jednu jedinú :) . Ťažko sa mi to ovláda.

      Bude to tým, že reálne joysticky milujem :) a som na ne zvyknutý. XBOX a RC na diaľkové ma s nimi naučili hrať aj strielačky (a to som kedysi tvrdil, že strielačka s joystickom je grc a je to možné hrať jedine myšou :-D ).

    • janac_marek: Tým RC som myslel Radio Controled Helicopter.

    • uni: To je jasne, RH se drzi iPhone4 spatne proto, ze ho tlačí do ruky to logo, co je na zadni strane telefonu.

  2. Tak pohotovostní režim po 7 dní není zas tak nic nedosažitelného, resp. standard (to slibuje prakticky každý výrobce a při dodržení určitého stavu i reálné).

    Spíše se ptejme, zda se s tímto skutečně na rozdíl od mnoha dalších „rádoby snadný upgrade stávající technologie“ konečně setkáme v krámě nebo je to klasika.

  3. Jednou za čas vyjde zpráva zpráva jak se nějakýmu vědci povedlo cosi revolučního a díky tomu baterie je nabitá za 5min. nebo vydrží jako v tomhle případě 10x déle. Každopádně tyhle zprávy už nějaký rok čtu a produkt pořád nikde.

  4. cukork (neregistrovaný)

    No nech nevymyslaju a pustia to von. Ked vydrzi 4dni a je za 15min nabita pri 100cikloch je to vyse roka pouzivania,aj tak nikto nechce rok stary smarfon:-D a ten co hej kupi novu baterku:-D

    • asi tak. ak baterka uzivi SGSII styri dni, rychlo sa dobije a nebude stat 50€, nemam problem si aj kazdy polrok kupovat novu :)

    • Mauik: Přesně. Pokud by mi v LG O2X vydržela baterka 4 dny, tak po sto cyklech by jsme byli již na roku používání a to už by mi vůbec nevadilo kupovat baterku novou… Ať to daj do obchodu a uviděj ten fičák :D

    • Vřelý souhlas – přesně tohle jsem si říkal jak jsem četl ten článek. Slabá výdrž je největší nedostatek současných smarfounů a je potřeba s tím něco udělat. Opravdu mě se.e když nemůžu naplno využívat jeho možnosti,protože se bojím,abych vydržel, než se dostanu k nabíječce.

  5. Tuhle zprávu jsem už četl naprosto bez emocí a očekávání. Kromě poslední věty v článku, která zmiňuje, že to celý stojí zatím zaprd je taky každýmu jasný, že z toho zase nic bohužel nebude

  6. Ale bude, alespoň nějaký hybrid, aby bylo možno zmenšit baterii tak, aby zase vydržela co nejméně! Copak proboha nemůžou udělat jednu jedinou vlajkovou loď s třeba 3.000mAh baterkou? Já jsem si koupil kryt s vestavěnou 2.100mAh baterkou na iP4S, takže celková kapacita je 3.600, něco ztráty při přenosu, ale výdrž je ca 3-4 dny. Nechci se klepat strachy, že někde zůstanu neočekávaně přes noc a druhý den budu bez šťávy. Proto bojkotuji nenapapaný Android, kde se ztrácí spousta energie vlivem konfliktů HW + SW!

    • Jasně. A v iPhonu 4S to žádnou energii nebere viď :D Bože lidi, buďte soudní. Problém baterek jde napříč celým spektrem telefonů i operačních systémů.

  7. Martin (neregistrovaný)

    Jak souvisí rychlost nabíjení s kapacitou? V článku se mluví o rychlosti nabíjení a to přece není ten hlavní problém.

    „Tento sofistikovaný způsob má za následek až desetinásobné zkrácení doby potřebné k úplnému nabití akumulátoru. Na první pohled se tedy může zdát, že brzy odzvoní každodennímu dobíjení našich smartphonů.“

    I kdyby to teda fungovalo, tak to jen urychlí nabíjení za cenu zkrácení výdrže baterky. Což mi vůbec nepříjde jako velká výhoda. Nedají se třeba už teď položit dvě baterky na sebe (asi by se musel řešit odvod tepla, to je ale detail) s tím, že doba nabití by byla stejná? Nebo by to napětí v síti neutáhlo?

    • Clanek je potreba cist PECLIVE!

      „Dle slov H. Kunga se jemu a jeho týmu podařilo najít způsob, jak desetinásobně navýšit kapacitu Li-Ion akumulátorů a zároveň i snížit potřebný čas k úplnému dobití“

    • Souvisí to dost podstatně. Vem si, že máš vybitej telefon. Sedneš do auta, připojíš na nabíječku a než dojedeš na druhej kout města, baterka je plná. To je podle mě velká výhoda. Podle tebe ne ?

      Jinak samozřejmě kapacita akumulátoru je ještě podstatnější, takže kdyby nedělali ty 10-20 nanometrů velké díry v těch pláštích a radší by zvýšili provozuschopnost baterky, lidi by se nezlobili. Stejně to dávaj do nabíječky přes noc, tak už je jedno jestli se to bude nabíjet od dvanácti v noci do půl druhý nebo od dvanácti do 5ti do rána…

  8. DALSI uzasny napad s akumulatory a jejich kapacitou nebo dobijenim? :) Kolik tech UZASNYCH napadu jeste bude, nez prijde neco skutecne pouzitelneho?

    • No s tebou nemozem suhlasit,lebo ak si ti vybije tel na obed som zvedavy kde zoberas 2,5hodiny nato aby si do dobyl do plna,teda ak tvrdis ze ti jedno ci je to hodina alebo 5. Mna osobne vytaca moj samsung sg2 lebo sa nabija 2.20min. Htc bolo o hodinku skor a ano vidim to ako velky problem.

    • Jjjj (neregistrovaný)

      Palivove clanky byli take na velmi dobre ceste, pak je zastavila moznosti teroristicke utoky na letadtla.

      Pote na 7-8letech se zjevne nic nedelo zasadniho v teto oblasti. Navic stavajici technologie stale staci a vydelavaji stale. Pokusy o vylepseni stavajici baterie skoncili vzdy jako laboratorni pokusy, protoze do praxe je to nevyhodne pro vyrobce nebo vykazuji nestabilni vlastnosti.

      Popravde dle meho nazoru stavajici technologie jeste vydrzi hodne dlouho(min dalsi 5-7let). Podle me mobilni trh zacina stabilizovat a ceka se na dalsi BOOM. A to muze zmenit jedine novy typ display(ohebne,hybrid) nebo novy typ baterie. Zatim mobilni svet zmenil predevsim LCD(barevne,resistivni dotykove a naposledy kapacitni dotykove) a castecne i 3G(tedy rozvoj mobilni dat, ale 4G uz nebude revoluce, ale jenom zlepseni).

  9. A sorka ten koment mal byt o autora vizsie.:-D

    • Ahoj. Já se chci zeptat jestli může zůstat nabíječka připojená celou dobu co surfuji po netu i když je baterie nabita. Myslím si, pokud je plně nabita tak si mobil odebírá proud pouze z nabíječky a baterie se šetří. Je to tak? bohun

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Můžete používat následující HTML značky a atributy: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>