Bateria przyszłości naładuje twój smartfon w 1 minutę

W najbliższej przyszłości nie ma co liczyć na nowe, bardziej pojemne baterie, ale być może wcale nie będą potrzebne. Wkrótce będzie się bowiem dało ładować telefony do pełna w niecałą minutę.

Картинки по запросу bateria przyszłości naładuje twój smartfon w 1 minutę

Baterie zasilają komputer, na którym piszę ten tekst. Znajdują się również w smartfonie, który leży nieopodal. Ba, wprawiają w życie ostrza maszynki, którą się golę i montują je w samochodach Tesli, które chciałbym mieć. Baterie są coraz lepsze, ale wciąż niewystarczająco dobre. Ale jest nadzieja.

Dlaczego piszemy o bateriach? Bo zasilają auta, które mniej trują środowisko niż diesle. Bo są na pokładzie ekologicznego samolotu w mniejszym zakresie (choć to olbrzymi samolot) i większym zakresie (choć to malutki samolot). Bo można je wieszać na ścianie, by magazynowały energię wytworzoną przez dach. Bo, jak widać w reklamie Nissana Leafa, gdyby to, co działa dzięki elektryczności, działało na silniki spalinowe, to życie byłoby absolutnym, niewybaczalnym, horrendalnym i zmuszającym do samobójstwa koszmarem. Bo baterie, tak podejrzewamy, niosą w sobie energię, by zasilić nasze życia w przyszłości w sposób cichy, czysty i efektywny.

Zacznijmy od podstaw. Spokojnie, będą to podstawy zaserwowane w sposób humanistyczny. Ilość magicznych pojęć będzie ograniczona do mniej niż minimum. Poza tym nie będzie żadnych wzorów (no, prawie – będzie jeden), a dane liczbowe zostaną dobrane tak, by tylko pokazać kontekst, a nie nadwyrężać neurony. A zatem – jak działa bateria?

Baterie akumulatory litowo jonowe jak działają technologia 1

Bateria – budowa / Źródło: Visual Capitalist

Bateria to pojemnik, w którym energia chemiczna zamieniana jest na elektryczną. Bateria składa się z trzech elementów – anody, katody i elektrolitu. Anoda o ładunku ujemnym utlenia się, emitując elektrony. Na naładowanej pozytywnie katodzie zachodzi redukcja przez przyłączenie się do niej elektronów z anody. Między anodą i katodą jest elektrolit, który umożliwia wymianę jonów między nimi. Ta wymiana, czyli uporządkowany ruch elektronów, sprawia, że bateria daje prąd.

Pierwsza bateria powstała w 1799 roku. Osobą odpowiedzialną za to jest Alessandro Volta. 60 lat później Francuz Gaston Planté stworzył pierwszą baterię, którą dało się naładować (akumulator kwasowo-ołowiowy). Alkaliczna bateria to wynalazek lat 50. Baterie niklowo-metalowe (NiMH – to jedyny wzór chemiczny w tekście!) z 1989 roku na dobre rozbujały nowoczesną technologię. Zastosowano je w narzędziach do majsterkowania, pierwszych cyfrowych kamerach i pierwszej hybrydzie – Toyocie Prius, choć 20 lat pracowały nad nimi Mercedes i Volkswagen (pracowały nad bateriami, nie nad Toyotą). Litowo-jonowe akumulatory, obecnie najpopularniejsze, wciąż udoskonalane i będące najlepszymi bateriami, jakie mamy, zadebiutowały w 1991 roku. Stworzyła je firma Sony.

Dobra bateria to taka, która ma dużo energii i dużo mocy

Energia w baterii to jak woda w pojemniku. Im więcej jest wody w pojemniku, czyli energii w baterii, tym, no cóż, więcej jest wody w pojemniku, a mój komputer dłużej daje radę bez ładowania. Moc baterii jest natomiast jak otwór w pojemniku od wody – im większy, tym woda szybciej wypłynie. W przypadku baterii – im większa moc, tym szybciej bateria daje z siebie swoją energię. Najlepsze pod tym względem są baterie litowo-jonowe.

Baterie akumulatory litowo jonowe jak działają technologia

Energia i moc baterii – porównanie / Źródło: Visual Capitalist

Chociaż biorąc pod uwagę gęstość energii (tzn. energię baterii wynikającą z masy), bezkonkurencyjny jest wodór pod ciśnieniem 350 barów (czyli co, Toyota Mirai i armia amerykańska stawiają na dobrego konia?). Natomiast w kwestii energii z pojemności, bezkonkurencyjne jest paliwo do silników diesla, co nie legitymizuje szwindli Niemców (i dobrze, że Kalifornia ich surowo każe). W każdym przypadku akumulatory litowo-jonowe są absolutnie żałosne, ale na razie nic lepszego nie mamy, choć prace trwają. Poprawa gęstości energii jest już dla niektórych widoczna, szczególnie dla tych, którzy noszą soczewki kontaktowe. Materiał, z którego są zbudowane są soczewki kontaktowe, mogą zdecydowanie poprawić gęstość energii w kondensatorach, tym samym poprawiając możliwości i skuteczność baterii (badania trwają).

Baterie akumulatory litowo jonowe jak działają technologia

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *