¿Cuándo se superarán las limitaciones de la batería? Mientras que la potencia de cálculo de los dispositivos crece exponencialmente, la capacidad de la batería no. ¿Cuándo cambiará esto?

Answer 1

Es posible que las baterías ya se estén acercando al límite físico fundamental del almacenamiento de energía en las celdas galvánicas.

Para cualquier química subyacente de la batería (NiMH, NiCad, Li-Ion) hay un período de lento descubrimiento, un período de rápidos avances y, finalmente, un período de saturación a medida que se perfecciona la química. Esta es la “curva s” del crecimiento tecnológico.

Dentro de la química de cada batería, el rendimiento sigue la curva s. Pasas un rato resolviendo cosas, luego obtienes muchas ganancias en poco tiempo, luego maximizas la química y obtienes rendimientos decrecientes.

Con el tiempo, descubrimos mejores químicas de la batería. Estos crean una nueva curva s, que nos permite saltar de “rendimientos decrecientes” y volver a un rápido desarrollo. Así es como las tendencias de mejora tecnológica a largo plazo, como la Ley de Moore, mantienen el impulso. Cambiamos tecnologías cada vez que maximizamos la que estamos usando.

Esto ha estado sucediendo con las químicas de la batería durante mucho tiempo. Tenemos un máximo de uno y cambiamos al siguiente:

Cada vez, ganamos densidad de energía principalmente al cambiarnos a ingredientes de batería más ligeros. El plomo da paso al níquel y al zinc, que a su vez dan paso al litio.

Hasta ahora todo bien: los metales más ligeros conducen a una mejor densidad de energía. Mientras haya más elementos en la tabla periódica para cambiar, podemos continuar mejorando las baterías.

El problema es que el litio es el elemento más liviano útil para las baterías . Se cree que este es un límite físico fundamental: no hay más curvas s para saltar. Estamos atrapados en la curva s de litio. Afortunadamente, no está al máximo todavía. Todavía hay margen de mejora en las baterías de litio.

Pero no mucho. Es poco probable que las baterías electroquímicas puedan hacer más del doble o el triple del rendimiento de hoy. No cuando se tiene en cuenta el embalaje y las características de seguridad, de todos modos. La física subyacente simplemente no lo apoya. Para obtener avances significativos en las baterías, tendremos que dejar de usarlas; se necesita un enfoque fundamentalmente diferente .

Los supercapacitores son una opción para futuras investigaciones, aunque están 10 veces detrás de las baterías electroquímicas y no es obvio si alguna vez se pondrán al día. Células de combustible micro de conversión de hidrocarburos o nano-turbinas de gas natural pueden ser factibles algún día pero no están realmente en la tubería ahora.

Que yo sepa, el callejón sin salida está a la vista para la tecnología de baterías.

Créditos de la imagen:
http://www.emeraldinsight.com/jo…
http://kk.org/thetechnium/archiv…

Answer 2

Hace poco me encontré con este video sobre nanotecnología. Le sugiero que mire el video completo, pero si no tiene tiempo o simplemente no quiere hacerlo, puede pasar a las 3:30 donde se explica el concepto de buckypaper . Si ni siquiera quiere hacer eso, puede pasar a 5:58, donde se explica su uso como pilas de combustible en automóviles, la parte que es relevante para esta pregunta.

Buckypaper es 10 veces más ligero pero potencialmente 500 veces más fuerte que el acero cuando las hojas se apilan y se presionan para formar un compuesto. Sin embargo, a diferencia de los materiales compuestos convencionales, conduce la electricidad como el cobre o el silicio y dispersa el calor como el acero o el latón.

No sé si este concepto se ha implementado todavía o cuál es su progreso actual, pero por lo que leí en internet, es una tecnología revolucionaria y, si se comercializa, cambiará el juego.

Answer 3

La evolución de la tecnología de la red eléctrica pone énfasis en la disponibilidad en lugar del almacenamiento de electricidad. Dos modelos paralelos: SAAS y Cloud que mueven las funciones de almacenamiento y procesamiento de datos de su dispositivo, y paneles solares residenciales que se retroalimentan en la red en lugar de baterías gigantes (caras y tóxicas) en el sótano.

La compañía Armstrong ofrece redes eléctricas “táctiles” de 24 V que convierten los techos de oficinas en un suministro eléctrico. La carga por inducción para dispositivos es una realidad. Las estaciones de carga automática de EV están brotando por todas partes, y se está evaluando la tecnología de “carretera motorizada”. El futuro puede depender menos de la duración de la batería que de su relación con la red. Belly hasta el nuevo Juice Bar, chicos!

Answer 4

Las baterías son limitadas, así que creo que nunca serán tan buenas que una batería en el automóvil puede producir más de 1000 kilómetros, o la bruja del teléfono móvil estará funcionando durante un año. El futuro está en la carga inalámbrica y la transmisión de energía, estamos rodeados de diferentes tipos de energía todos los días, que están a nuestro alrededor. Encontré que este interesante artículo sobre las baterías de litio explica mucho cómo no son el futuro. La energía inalámbrica es http://helpadude.com/all-you-nee …

Answer 5

La investigación actual en ciencia de los materiales sugiere que los supercapacitores parecen muy prometedores como un reemplazo para las células tradicionales. Las desventajas de una vida útil limitada y una carga lenta no son realmente un problema: el único desafío es cómo crear un producto que sea lo suficientemente duradero y confiable para reemplazar las baterías al mismo precio.

Si desea obtener más información, lea este documento para ver las progresiones recientes en supercapacitores: Silicona porosa de superficie diseñada para supercapacitores electroquímicos estables y de alto rendimiento.

Answer 6

Es bien entendido que las baterías más eficientes son muy necesarias. Se están realizando muchas investigaciones sobre los métodos para obtener una mayor eficiencia y se han anunciado varias baterías avanzadas, aunque existen muchos obstáculos para pasarlas del laboratorio al mercado comercial.

Si está buscando un “avance” en la densidad de energía, me imagino que tenemos dos o tres años de descanso. Los cambios incrementales podrían ocurrir en un marco de tiempo más corto. Una compañía llamada Amprius está, supuestamente, fabricando baterías con un aumento de densidad de energía del 25% sobre lo que actualmente hay disponible en otros. Deberíamos ver sus productos con la marca de otros y eso debería estar sucediendo muy pronto.

Estoy sorprendido por los comentarios de Aaron Gretton sobre los supercapacitores. No he actualizado mi investigación antes de hacer este comentario, así que quizás él tenga razón, pero lo último que supe fue que todavía estábamos fuera de los supercapacitores con la densidad de energía para actuar como un reemplazo directo de la batería. Sin embargo, tienen otras ventajas, como los tiempos de carga cortos.

Answer 7

No, no es el fin del mundo. Todavía tenemos batería de litio-aire. Tiene una densidad energética muy cercana a la gasolina (10,000 Wh / kg). Algunos lo llaman el futuro del almacenamiento de energía. Aunque todavía está en su infancia, que yo sepa, algunos grupos están logrando un progreso notable.

También puedes ver la batería de flujo, no estoy seguro de si es superior a la de iones de litio, pero es una idea muy interesante.

Answer 8

He estado siguiendo el desarrollo de Sugar Batteries. Sería fantástico si pudiéramos almacenar y liberar energía de la forma en que la naturaleza lo hace;

La biobatería alimentada por azúcar tiene 10 veces más almacenamiento de energía de litio: su teléfono inteligente podría funcionar pronto con enzimas | ExtremeTech

Parece que no hay desarrollos más recientes por lo que puede haber sido un callejón sin salida. Lo que realmente me entusiasmó fue el concepto de recargar la batería con una solución de azúcar, lo que sería ideal para los EV.