Ini adalah masalah akrab. Anda menarik smartphone glossy Anda dari saku Anda untuk membuat panggilan tetapi tidak ada tanda-tanda kehidupan. Bagaimana mungkin? Anda pasang setiap malam. Anda berhati-hati untuk tidak menghabiskan terlalu lama melihat Facebook. Anda hampir tidak pernah menggunakan GPS dan Anda selalu menunggu sampai Anda berada di laptop Anda di rumah untuk mengklik link tersebut YouTube. Tapi tetap saja, di sini Anda sambil membawa "telepon" dengan baterai mati.
Yang benar adalah bahwa tuntutan daya dari fitur penuh kami smartphone telah melampaui perbaikan dalam teknologi baterai. Dan itu hanya akan bertambah buruk sebagai jaringan generasi mendatang 4G datang online, memberikan akses ke ponsel berkecepatan tinggi selalu-pada koneksi dan torrents data. Tanpa langkah perubahan dalam teknologi baterai nomaden digital besok akan lumpuh - terikat pada busi dan kabel alat-alat baru seharusnya membuang.
"Saya tidak berpikir kita terlalu jauh dari titik ketika baterai, jika mereka tidak berkembang lebih cepat, akan membuat hambatan yang nyata pada apa smartphone Anda tawarkan," kata Natasha Stokes, editor majalah Mobile Choice, Tanpa respon yang radikal, ia memprediksi bahwa hal itu tidak akan lama sebelum haus kekuasaan, fitur ponsel yang kaya terakhir hanya "enam jam"..
Ada berbagai teknologi baru lahir mencari untuk memecahkan masalah, seperti panel surya yang melekat pada layar atau perangkat kinetik yang memanfaatkan gerakan Anda untuk mengisi sebuah handset. Tapi, ini jauh dari menawarkan solusi praktis. Apa yang dibutuhkan adalah tipe yang sama sekali baru dari baterai, kata para peneliti.
Dan sekarang, bantuan bisa berada di jalan. Dalam laboratorium di seluruh dunia, tim sedang menguji material baru, kimia dan teknologi yang bertujuan untuk keterlaluan telepon Anda dan, sekali lagi, memungkinkan ponsel untuk hidup sesuai nama mereka.
Memori trik
Baterai semua sebagian besar didasarkan pada prinsip sederhana yang sama: mereka mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Untuk melakukan ini, mereka mengandung positif dan elektroda negatif - yang dikenal sebagai katoda dan anoda - dipisahkan oleh substansi yang dikenal sebagai elektrolit. Ketika elektroda yang terhubung ke sirkuit, serangkaian reaksi kimia dimulai. Pada salah satu ujungnya, partikel bermuatan dari elektrolit - yang dikenal sebagai ion - mengalir ke anoda, bereaksi dan melepaskan elektron. Di ujung lain, reaksi pada katoda membuat bahan yang - seperti spons - ingin menyedot ini elektron bebas.
Hasilnya adalah sebuah sistem penuh dengan elektron pada anoda yang ingin pindah ke katoda. Tapi ini adalah tempat pekerjaan kedua elektrolit datang pada - itu mencegah elektron mengambil jalan langsung, bukan memaksa mereka melalui rangkaian terlampir - mengatakan kabel untuk lampu. Ini adalah aliran elektron melalui sirkuit listrik yang menciptakan arus listrik. Pada baterai isi ulang reaksi berlangsung reversibel, dengan ion dan elektron mengalir kembali ke arah yang berlawanan saat pengisian berlangsung.
Ini jenis yang sama reaksi adalah jantung dari baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang digunakan di hampir setiap smartphone. Ini memiliki anoda yang terbuat dari karbon (biasanya grafit) katoda oksida logam dan elektrolit yang mengandung garam lithium.Lithium telah menjadi logam pilihan untuk baterai ini karena relatif mudah untuk membagi ion dari logam lithium, memicu reaksi penting dan meningkatkan kinerja.Teknologi ini telah ada sejak tahun 1970 tapi tidak sampai diperkenalkannya unit komersial pertama oleh Sony pada tahun 1991 bahwa mereka benar-benar pergi, menggantikan pendahulunya nikel kadmium. Pasar untuk baterai lithium-ion power pack sekarang bernilai lebih dari $ 12 milyar dan akan meningkat menjadi hampir $ 54bn pada tahun 2020.
Dominasi mereka adalah ke beberapa alasan - mereka adalah ringan, mereka cenderung untuk mengadakan biaya mereka lebih baik daripada baterai lain dan mereka tidak menderita apa yang disebut "efek memori", di mana baterai mengadakan biaya kurang dan kurang jika tidak dikeringkan dan kemudian diisi ulang sepenuhnya. Kritis, mereka juga memiliki kepadatan energi yang tinggi - sebuah ukuran seberapa banyak memencet kemasan baterai.
Selama 20 tahun terakhir, peneliti dan produsen telah berhasil untuk terus memeras lebih banyak energi dan lebih banyak dari paket ini, dua kali lipat kinerja mereka. Hal ini dapat dicapai dengan rekayasa cerdas, halus tweaker struktur dalam baterai untuk membuat mereka lebih efisien, atau menambahkan bahan baru untuk meningkatkan kinerja mereka. Dan proses itu menjalankan hari ini, dengan bahan seperti silikon menerima banyak bunga sebagai pengganti mungkin - dan perbaikan - untuk anoda grafit dalam baterai lithium-ion.
Silikon adalah menarik karena murah, berlimpah dan dipahami dengan baik. Tapi yang lebih penting, menurut beratnya, dapat menyimpan sepuluh kali lithium ion lebih dari grafit, yang berarti bahwa secara teoritis dapat memungkinkan peningkatan 10 kali lipat dalam kinerja. Namun, untuk menjadi berguna, peneliti harus mengatasi masalah.Sementara anoda grafit memegang bentuk mereka ketika mereka membasahi Facebook ion lithium, silikon membengkak, menyebabkan partikel silikon menjadi terpisah, cepat mengurangi kinerja baterai.
Untuk mencoba untuk berkeliling ini, Dr Gao Liu, dari Lawrence Berkeley National Laboratory di Berkeley, California, sedang mengembangkan pengikat konduktif karet yang menempel pada partikel silikon dalam anoda, peregangan dan menyusut saat baterai telah diisi dan dikosongkan. Dia bekerja dengan ahli kimia teoritis untuk mengidentifikasi bahan yang cocok untuk ini hambatan, akhirnya menetap pada plastik konduktif. Hasil awal menunjukkan anoda barunya bisa menghasilkan baterai lithium-ion dengan kapasitas 25 sampai 30% lebih besar dan masa hidup lebih lama daripada mereka di pasar saat ini.
"Hasil pemeriksaan kami terbaru menunjukkan bahan kami bekerja dengan baik dan benar-benar stabil," kata Dr Liu. "Itu membuat konduktivitas, struktur dan kapasitas baik bahkan setelah lebih dari 1.000 siklus pengisian." Dia bekerja sama dengan mitra komersial termasuk 3M multinasional dan mengatakan dia saat ini sedang mengambil panggilan telepon "hampir setiap hari" dari perusahaan elektronik konsumen.
Tapi ia harus bertindak cepat. Perusahaan-perusahaan AS Amprius dan Nanosys, telah mengembangkan baterai lithium-ion dengan anoda yang mengandung kawat nano silikon untuk berkeliling masalah bengkak, sementara raksasa elektronik Panasonic akan diluncurkan baterai lithium-ion laptop dengan anoda paduan silikon, yang dikatakan kapasitas Meningkat sebesar 30 %. Perusahaan belum mengumumkan baterai ponsel tetapi pengamat industri menyarankan satu mungkin dalam pembangunan.
Tapi, meskipun bunga komersial, kemajuan ini akan segera mencapai hambatan.Paling-paling, ini tambahan perbaikan akan kinerja, kata peneliti.
"Ion lithium bidang penelitian adalah 30 tahun sekarang dan komersialisasi lebih dari 20 tahun," kata Prof Gerbrand Ceder dari Institut Teknologi Massachusetts (MIT) di Amerika Serikat. "Sulit sebagai ilmuwan mengatakan sesuatu tidak mungkin tetapi ketika Anda melihat calon tidak terlihat seolah-olah kita akan mendapatkan kapasitas yang lebih baik secara dramatis yang mengapa kita mulai melihat banyak penelitian tentang benar-benar berbeda kimia dan teknologi yang sama sekali berbeda. "
Kortsleting
Salah satu contoh adalah baterai lithium-udara, terinspirasi oleh seng-air kemasan pertama kali digunakan dalam alat bantu dengar pada tahun 1960 yang mendapatkan kekuasaan mereka dengan mereaksikan seng dengan oksigen di udara. Profesor Peter Bruce, dari University of St Andrews, Skotlandia, telah bekerja pada ide sejak tahun 2007, dengan anoda yang terbuat dari karbon berpori ringan. Oksigen dari udara memasuki karbon berpori, bereaksi dengan ion lithium dalam elektrolit dan elektron dalam sirkuit eksternal untuk membentuk oksida lithium padat. Isi Ulang menyebabkan senyawa lithium untuk terurai, melepaskan ion lithium dan melepaskan oksigen.
Perhitungan jumlah energi yang terlibat dalam reaksi kimia yang terlibat menyarankan itu bisa menghasilkan baterai yang terakhir tiga sampai lima kali selama ada baterai lithium-ion yang - mengisyaratkan pada hari ketika smartphone Anda bisa kembali mengadakan satu minggu bekerja dari biaya. Namun, Prof Bruce mengatakan banyak pekerjaan masih diperlukan, terutama dalam mengidentifikasi elektrolit stabil yang hanya memungkinkan reaksi elektrokimia yang bermanfaat tanpa reaksi tambahan boros.
Sementara kelompok lain di AS, Eropa dan Asia telah bergabung perlombaan. "Ini waktu yang menarik, tetapi ada tantangan yang cukup besar masih tersisa," kata Prof Bruce. "Ilmu pengetahuan adalah menjanjikan tapi kita belum bisa menjamin akan berakhir dengan sebuah teknologi yang bisa bekerja."
Tapi ini bukan baterai lithium berbasis hanya ingin menyelinap ke dalam telepon Anda berikutnya. Para peneliti juga menyelidiki ringan lithium-belerang paket, yang cenderung memiliki jangka hidup dari tiga kali lipat dari saat ini lithium-ion. Ini pertama kali disebut-sebut pada tahun 1940 dan menggunakan satu elektroda terbuat dari belerang dan satu lagi dari lithium. Mereka sudah digunakan dalam komunikasi spesialis dan aplikasi militer tetapi, meskipun harapan tinggi dan profil tinggi menampilkan teknologi, mereka tidak pernah berhasil memukul mainstream. Pada bagian, ini adalah karena mereka memiliki masalah yang melekat seperti kehilangan kemampuan mereka untuk mengisi ulang efisien setelah ruang yang relatif singkat masalah waktu dan keamanan yang berarti logam dapat mencair dan berpotensi terbakar jika datang ke dalam kontak dengan air.
Namun, Sion Power, dari Tucson, Arizona, mengatakan telah mengatasi masalah ini. Ia memiliki prototipe dengan kapasitas energi sekitar 50% lebih berat dari yang sudah ada baterai lithium-ion, dan mengatakan pihaknya berencana untuk menargetkan pasar termasuk ponsel dan notebook. Pada tahun 2010 ia dianugerahi hibah bernilai sampai $ 5 juta dari pemerintah AS untuk mengembangkan aman, praktis dan ekonomis baterai lithium-sulfur baterai dalam tiga tahun.
Perusahaan itu menolak untuk memberikan rincian spesifik tentang teknologi menggunakan tetapi mengatakan telah ditangani dengan masalah keamanan. Ini diketahui disebabkan ketika cabang-seperti pertumbuhan tumbuh di elektroda logam lithium, menyebabkan ia memanas dan berpotensi arus pendek. Prototip melihat di tempat lain menunjukkan bahwa mereka mungkin telah dicapai ini dengan memperlakukan elektroda untuk menghentikan pertumbuhan dan menambahkan membran plastik atau keramik untuk memisahkan elektroda dan mencegah sirkuit pendek. Perusahaan itu menyatakan juga telah membuat kemajuan dengan masalah pengisian. Ini memiliki prototipe yang menjaga kapasitas mereka lebih dari 50 siklus tetapi telah mengklaim berharap mencapai 1.000 siklus segera - setara dengan baterai lithium-ion saat ini baterai.
Tetapi beberapa perusahaan dan peneliti berpendapat bahwa meskipun penelitian intensif dan jutaan dolar investasi, baik dari teknologi lithium berbasis jauh dari memberikan janji mereka. Akibatnya, MIT Profesor Ceder adalah mengambil pendekatan yang lebih radikal. Dia telah menggunakan komputer performa tinggi untuk membuat database publik sekitar 20.000 senyawa kimia. Serangkaian algoritma memprediksi sifat-sifat dari bahan tersebut, memungkinkan peneliti untuk cepat memodelkan bagaimana dua senyawa akan bereaksi satu sama lain dalam baterai.
"Jenis properti yang kita bicarakan adalah jenis tegangan baterai mungkin dengan senyawa, mobilitas ion dan elektron dalam bahan, stabilitas kimia, keselamatan, juga indikasi tentang bagaimana bahan mungkin dibuat," katanya. Proyek Bahan, seperti yang diketahui, telah digunakan untuk mengidentifikasi tiga bahan baru dengan potensi untuk digunakan dalam baterai. Banyak pekerjaan Yang lebih perlu dilakukan pada ini, katanya, tetapi pendekatan komputasi nya sudah melunasi dalam pekerjaan pada teknologi lain yang dikenal sebagai magnesium-ion.
Ini menggunakan anoda logam magnesium dan bisa memiliki dua sampai tiga kali kepadatan energi dari baterai lithium-ion terbaik. Selain itu, tes menunjukkan mereka memegang mayoritas biaya mereka lebih dari 3.000 siklus pengisian, lebih banyak daripada baterai smartphone saat ini. Magnesium juga murah dan berlimpah. Namun, teknologi ini masih belum terbukti. Agar benar-benar berguna, peneliti perlu menemukan katoda yang sesuai, sesuatu yang telah menahan upaya sebelumnya. Dan ini adalah di mana pendekatan komputasi nya masuk
Prof Ceder dan rekan-rekannya hampir diputar lebih dari 12.000 bahan. Mereka yang menunjukkan potensi disintesis dan diuji. Setidaknya empat bahan sekarang sedang dipelajari secara rinci. Dia menyatakan bahwa salah satu bahan katoda telah menunjukkan kinerja yang akan menciptakan baterai dengan kepadatan energi lebih besar dari teknologi ion lithium saat ini. Dia tidak akan mengungkapkan lebih detail, tetapi cukup signifikan telah menarik minat dari investor dan militer AS. Dia juga telah mendirikan start-up yang disebut Teknologi Pellion untuk mengeksploitasi teknologi, awalnya untuk digunakan dalam mobil. Namun, jika dia berhasil teknologi bisa menetes ke bawah ke ponsel dalam beberapa tahun mendatang.
Jika dan ketika itu terjadi, mungkin harus bersaing dengan pesaing lain yang kuat untuk ponsel masa depan Anda - sel bahan bakar. Seperti baterai, ini mengubah energi kimia menjadi listrik melalui reaksi kimia. Namun, lebih banyak pekerjaan seperti mesin kecil, mengubah energi kimia dari bahan bakar - alkohol, katakan - menjadi listrik melalui reaksi kimia dengan oksigen. Dan seperti mesin, mereka terus berjalan asalkan tersedia cukup bahan bakar dan oksigen mengalir melalui mereka.
Mereka adalah teknologi lama dating kembali ke abad 19 dan telah berhasil digunakan untuk unsur-unsur kekuatan Gemini awal dan misi ruang angkasa Apollo, misalnya.Tapi mereka sekarang telah menarik perhatian produsen ponsel karena mereka memiliki kepadatan energi yang tinggi. Secara sederhana, bahan bakar mengandung banyak energi. Sebagai contoh, hidrogen mengandung hampir 150 kali energi berat setara lithium. Namun, untuk bisa diterapkan mereka harus kecil dan memiliki reservoir dengan mudah isi ulang untuk bahan bakar.
Untuk membangun ini, peneliti berfokus pada apa yang disebut teknologi MEMS - alat mekanik miniatur dan struktur dibangun dengan menggunakan pola dan teknik etsa merintis untuk membuat chip komputer awal. Ini sudah digunakan untuk membuat segalanya dari sel surya untuk TV layar datar. Krusial, teknik ini telah maju ke titik di mana mereka sekarang dapat digunakan untuk membangun struktur 3D yang kompleks - seperti jaringan saluran dan pipa yang diperlukan untuk sel bahan bakar kecil.
Teknologi ini bisa sangat mahal, dengan logam mulia seperti platinum dan paladium digunakan untuk mempercepat reaksi kimia, dan sumber hidrogen, bahkan ketika dikompresi atau dalam bentuk cair, mengambil banyak ruang. Ada juga praktis karena harus bergerak dan menyimpan bahan bakar yang diperlukan untuk mengisi ulang ponsel Anda di perjalanan, belum lagi potensi masalah penanganan bahan bakar yang berbahaya untuk membuat panggilan telepon.
Namun, perusahaan seperti NEC dan Toshiba telah menunjukkan sel-sel bahan bakar prototipe untuk ponsel. Dan pada Desember 2011, berita bahwa Apple telah mengajukan dua aplikasi paten lebih untuk sel bahan bakar untuk perangkat elektronik portabel menghidupkan kembali bunga. Aplikasi menunjukkan perusahaan ini mengusulkan penggunaan mengurangi borohidrida agen natrium, yang bila dicampur dengan air menghasilkan hidrogen murni, dan bahwa mereka akan digunakan bersama baterai untuk mengurangi ukuran, berat dan biaya. Dokumen-dokumen menunjukkan teknologi bisa kekuatan perangkat untuk "hari atau bahkan berminggu-minggu".
Tapi, menurut St Andrew Prof Bruce, kita tidak boleh terlalu gembira belum. "Dalam jangka panjang ada teknologi ini radikal yang bisa mengubah penyimpanan energi untuk aplikasi elektronik konsumen," katanya. Tapi, untuk beberapa tahun ke depan, ia percaya, baterai lithium-ion di sini untuk tinggal. Lebih baik ingat untuk pak pengisi daya itu.sumber : bbc
Yang benar adalah bahwa tuntutan daya dari fitur penuh kami smartphone telah melampaui perbaikan dalam teknologi baterai. Dan itu hanya akan bertambah buruk sebagai jaringan generasi mendatang 4G datang online, memberikan akses ke ponsel berkecepatan tinggi selalu-pada koneksi dan torrents data. Tanpa langkah perubahan dalam teknologi baterai nomaden digital besok akan lumpuh - terikat pada busi dan kabel alat-alat baru seharusnya membuang.
"Saya tidak berpikir kita terlalu jauh dari titik ketika baterai, jika mereka tidak berkembang lebih cepat, akan membuat hambatan yang nyata pada apa smartphone Anda tawarkan," kata Natasha Stokes, editor majalah Mobile Choice, Tanpa respon yang radikal, ia memprediksi bahwa hal itu tidak akan lama sebelum haus kekuasaan, fitur ponsel yang kaya terakhir hanya "enam jam"..
Ada berbagai teknologi baru lahir mencari untuk memecahkan masalah, seperti panel surya yang melekat pada layar atau perangkat kinetik yang memanfaatkan gerakan Anda untuk mengisi sebuah handset. Tapi, ini jauh dari menawarkan solusi praktis. Apa yang dibutuhkan adalah tipe yang sama sekali baru dari baterai, kata para peneliti.
Dan sekarang, bantuan bisa berada di jalan. Dalam laboratorium di seluruh dunia, tim sedang menguji material baru, kimia dan teknologi yang bertujuan untuk keterlaluan telepon Anda dan, sekali lagi, memungkinkan ponsel untuk hidup sesuai nama mereka.
Memori trik
Baterai semua sebagian besar didasarkan pada prinsip sederhana yang sama: mereka mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Untuk melakukan ini, mereka mengandung positif dan elektroda negatif - yang dikenal sebagai katoda dan anoda - dipisahkan oleh substansi yang dikenal sebagai elektrolit. Ketika elektroda yang terhubung ke sirkuit, serangkaian reaksi kimia dimulai. Pada salah satu ujungnya, partikel bermuatan dari elektrolit - yang dikenal sebagai ion - mengalir ke anoda, bereaksi dan melepaskan elektron. Di ujung lain, reaksi pada katoda membuat bahan yang - seperti spons - ingin menyedot ini elektron bebas.
Hasilnya adalah sebuah sistem penuh dengan elektron pada anoda yang ingin pindah ke katoda. Tapi ini adalah tempat pekerjaan kedua elektrolit datang pada - itu mencegah elektron mengambil jalan langsung, bukan memaksa mereka melalui rangkaian terlampir - mengatakan kabel untuk lampu. Ini adalah aliran elektron melalui sirkuit listrik yang menciptakan arus listrik. Pada baterai isi ulang reaksi berlangsung reversibel, dengan ion dan elektron mengalir kembali ke arah yang berlawanan saat pengisian berlangsung.
Ini jenis yang sama reaksi adalah jantung dari baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang digunakan di hampir setiap smartphone. Ini memiliki anoda yang terbuat dari karbon (biasanya grafit) katoda oksida logam dan elektrolit yang mengandung garam lithium.Lithium telah menjadi logam pilihan untuk baterai ini karena relatif mudah untuk membagi ion dari logam lithium, memicu reaksi penting dan meningkatkan kinerja.Teknologi ini telah ada sejak tahun 1970 tapi tidak sampai diperkenalkannya unit komersial pertama oleh Sony pada tahun 1991 bahwa mereka benar-benar pergi, menggantikan pendahulunya nikel kadmium. Pasar untuk baterai lithium-ion power pack sekarang bernilai lebih dari $ 12 milyar dan akan meningkat menjadi hampir $ 54bn pada tahun 2020.
Dominasi mereka adalah ke beberapa alasan - mereka adalah ringan, mereka cenderung untuk mengadakan biaya mereka lebih baik daripada baterai lain dan mereka tidak menderita apa yang disebut "efek memori", di mana baterai mengadakan biaya kurang dan kurang jika tidak dikeringkan dan kemudian diisi ulang sepenuhnya. Kritis, mereka juga memiliki kepadatan energi yang tinggi - sebuah ukuran seberapa banyak memencet kemasan baterai.
Selama 20 tahun terakhir, peneliti dan produsen telah berhasil untuk terus memeras lebih banyak energi dan lebih banyak dari paket ini, dua kali lipat kinerja mereka. Hal ini dapat dicapai dengan rekayasa cerdas, halus tweaker struktur dalam baterai untuk membuat mereka lebih efisien, atau menambahkan bahan baru untuk meningkatkan kinerja mereka. Dan proses itu menjalankan hari ini, dengan bahan seperti silikon menerima banyak bunga sebagai pengganti mungkin - dan perbaikan - untuk anoda grafit dalam baterai lithium-ion.
Silikon adalah menarik karena murah, berlimpah dan dipahami dengan baik. Tapi yang lebih penting, menurut beratnya, dapat menyimpan sepuluh kali lithium ion lebih dari grafit, yang berarti bahwa secara teoritis dapat memungkinkan peningkatan 10 kali lipat dalam kinerja. Namun, untuk menjadi berguna, peneliti harus mengatasi masalah.Sementara anoda grafit memegang bentuk mereka ketika mereka membasahi Facebook ion lithium, silikon membengkak, menyebabkan partikel silikon menjadi terpisah, cepat mengurangi kinerja baterai.
Untuk mencoba untuk berkeliling ini, Dr Gao Liu, dari Lawrence Berkeley National Laboratory di Berkeley, California, sedang mengembangkan pengikat konduktif karet yang menempel pada partikel silikon dalam anoda, peregangan dan menyusut saat baterai telah diisi dan dikosongkan. Dia bekerja dengan ahli kimia teoritis untuk mengidentifikasi bahan yang cocok untuk ini hambatan, akhirnya menetap pada plastik konduktif. Hasil awal menunjukkan anoda barunya bisa menghasilkan baterai lithium-ion dengan kapasitas 25 sampai 30% lebih besar dan masa hidup lebih lama daripada mereka di pasar saat ini.
"Hasil pemeriksaan kami terbaru menunjukkan bahan kami bekerja dengan baik dan benar-benar stabil," kata Dr Liu. "Itu membuat konduktivitas, struktur dan kapasitas baik bahkan setelah lebih dari 1.000 siklus pengisian." Dia bekerja sama dengan mitra komersial termasuk 3M multinasional dan mengatakan dia saat ini sedang mengambil panggilan telepon "hampir setiap hari" dari perusahaan elektronik konsumen.
Tapi ia harus bertindak cepat. Perusahaan-perusahaan AS Amprius dan Nanosys, telah mengembangkan baterai lithium-ion dengan anoda yang mengandung kawat nano silikon untuk berkeliling masalah bengkak, sementara raksasa elektronik Panasonic akan diluncurkan baterai lithium-ion laptop dengan anoda paduan silikon, yang dikatakan kapasitas Meningkat sebesar 30 %. Perusahaan belum mengumumkan baterai ponsel tetapi pengamat industri menyarankan satu mungkin dalam pembangunan.
Tapi, meskipun bunga komersial, kemajuan ini akan segera mencapai hambatan.Paling-paling, ini tambahan perbaikan akan kinerja, kata peneliti.
"Ion lithium bidang penelitian adalah 30 tahun sekarang dan komersialisasi lebih dari 20 tahun," kata Prof Gerbrand Ceder dari Institut Teknologi Massachusetts (MIT) di Amerika Serikat. "Sulit sebagai ilmuwan mengatakan sesuatu tidak mungkin tetapi ketika Anda melihat calon tidak terlihat seolah-olah kita akan mendapatkan kapasitas yang lebih baik secara dramatis yang mengapa kita mulai melihat banyak penelitian tentang benar-benar berbeda kimia dan teknologi yang sama sekali berbeda. "
Kortsleting
Salah satu contoh adalah baterai lithium-udara, terinspirasi oleh seng-air kemasan pertama kali digunakan dalam alat bantu dengar pada tahun 1960 yang mendapatkan kekuasaan mereka dengan mereaksikan seng dengan oksigen di udara. Profesor Peter Bruce, dari University of St Andrews, Skotlandia, telah bekerja pada ide sejak tahun 2007, dengan anoda yang terbuat dari karbon berpori ringan. Oksigen dari udara memasuki karbon berpori, bereaksi dengan ion lithium dalam elektrolit dan elektron dalam sirkuit eksternal untuk membentuk oksida lithium padat. Isi Ulang menyebabkan senyawa lithium untuk terurai, melepaskan ion lithium dan melepaskan oksigen.
Perhitungan jumlah energi yang terlibat dalam reaksi kimia yang terlibat menyarankan itu bisa menghasilkan baterai yang terakhir tiga sampai lima kali selama ada baterai lithium-ion yang - mengisyaratkan pada hari ketika smartphone Anda bisa kembali mengadakan satu minggu bekerja dari biaya. Namun, Prof Bruce mengatakan banyak pekerjaan masih diperlukan, terutama dalam mengidentifikasi elektrolit stabil yang hanya memungkinkan reaksi elektrokimia yang bermanfaat tanpa reaksi tambahan boros.
Sementara kelompok lain di AS, Eropa dan Asia telah bergabung perlombaan. "Ini waktu yang menarik, tetapi ada tantangan yang cukup besar masih tersisa," kata Prof Bruce. "Ilmu pengetahuan adalah menjanjikan tapi kita belum bisa menjamin akan berakhir dengan sebuah teknologi yang bisa bekerja."
Tapi ini bukan baterai lithium berbasis hanya ingin menyelinap ke dalam telepon Anda berikutnya. Para peneliti juga menyelidiki ringan lithium-belerang paket, yang cenderung memiliki jangka hidup dari tiga kali lipat dari saat ini lithium-ion. Ini pertama kali disebut-sebut pada tahun 1940 dan menggunakan satu elektroda terbuat dari belerang dan satu lagi dari lithium. Mereka sudah digunakan dalam komunikasi spesialis dan aplikasi militer tetapi, meskipun harapan tinggi dan profil tinggi menampilkan teknologi, mereka tidak pernah berhasil memukul mainstream. Pada bagian, ini adalah karena mereka memiliki masalah yang melekat seperti kehilangan kemampuan mereka untuk mengisi ulang efisien setelah ruang yang relatif singkat masalah waktu dan keamanan yang berarti logam dapat mencair dan berpotensi terbakar jika datang ke dalam kontak dengan air.
Namun, Sion Power, dari Tucson, Arizona, mengatakan telah mengatasi masalah ini. Ia memiliki prototipe dengan kapasitas energi sekitar 50% lebih berat dari yang sudah ada baterai lithium-ion, dan mengatakan pihaknya berencana untuk menargetkan pasar termasuk ponsel dan notebook. Pada tahun 2010 ia dianugerahi hibah bernilai sampai $ 5 juta dari pemerintah AS untuk mengembangkan aman, praktis dan ekonomis baterai lithium-sulfur baterai dalam tiga tahun.
Perusahaan itu menolak untuk memberikan rincian spesifik tentang teknologi menggunakan tetapi mengatakan telah ditangani dengan masalah keamanan. Ini diketahui disebabkan ketika cabang-seperti pertumbuhan tumbuh di elektroda logam lithium, menyebabkan ia memanas dan berpotensi arus pendek. Prototip melihat di tempat lain menunjukkan bahwa mereka mungkin telah dicapai ini dengan memperlakukan elektroda untuk menghentikan pertumbuhan dan menambahkan membran plastik atau keramik untuk memisahkan elektroda dan mencegah sirkuit pendek. Perusahaan itu menyatakan juga telah membuat kemajuan dengan masalah pengisian. Ini memiliki prototipe yang menjaga kapasitas mereka lebih dari 50 siklus tetapi telah mengklaim berharap mencapai 1.000 siklus segera - setara dengan baterai lithium-ion saat ini baterai.
Tetapi beberapa perusahaan dan peneliti berpendapat bahwa meskipun penelitian intensif dan jutaan dolar investasi, baik dari teknologi lithium berbasis jauh dari memberikan janji mereka. Akibatnya, MIT Profesor Ceder adalah mengambil pendekatan yang lebih radikal. Dia telah menggunakan komputer performa tinggi untuk membuat database publik sekitar 20.000 senyawa kimia. Serangkaian algoritma memprediksi sifat-sifat dari bahan tersebut, memungkinkan peneliti untuk cepat memodelkan bagaimana dua senyawa akan bereaksi satu sama lain dalam baterai.
"Jenis properti yang kita bicarakan adalah jenis tegangan baterai mungkin dengan senyawa, mobilitas ion dan elektron dalam bahan, stabilitas kimia, keselamatan, juga indikasi tentang bagaimana bahan mungkin dibuat," katanya. Proyek Bahan, seperti yang diketahui, telah digunakan untuk mengidentifikasi tiga bahan baru dengan potensi untuk digunakan dalam baterai. Banyak pekerjaan Yang lebih perlu dilakukan pada ini, katanya, tetapi pendekatan komputasi nya sudah melunasi dalam pekerjaan pada teknologi lain yang dikenal sebagai magnesium-ion.
Ini menggunakan anoda logam magnesium dan bisa memiliki dua sampai tiga kali kepadatan energi dari baterai lithium-ion terbaik. Selain itu, tes menunjukkan mereka memegang mayoritas biaya mereka lebih dari 3.000 siklus pengisian, lebih banyak daripada baterai smartphone saat ini. Magnesium juga murah dan berlimpah. Namun, teknologi ini masih belum terbukti. Agar benar-benar berguna, peneliti perlu menemukan katoda yang sesuai, sesuatu yang telah menahan upaya sebelumnya. Dan ini adalah di mana pendekatan komputasi nya masuk
Prof Ceder dan rekan-rekannya hampir diputar lebih dari 12.000 bahan. Mereka yang menunjukkan potensi disintesis dan diuji. Setidaknya empat bahan sekarang sedang dipelajari secara rinci. Dia menyatakan bahwa salah satu bahan katoda telah menunjukkan kinerja yang akan menciptakan baterai dengan kepadatan energi lebih besar dari teknologi ion lithium saat ini. Dia tidak akan mengungkapkan lebih detail, tetapi cukup signifikan telah menarik minat dari investor dan militer AS. Dia juga telah mendirikan start-up yang disebut Teknologi Pellion untuk mengeksploitasi teknologi, awalnya untuk digunakan dalam mobil. Namun, jika dia berhasil teknologi bisa menetes ke bawah ke ponsel dalam beberapa tahun mendatang.
Jika dan ketika itu terjadi, mungkin harus bersaing dengan pesaing lain yang kuat untuk ponsel masa depan Anda - sel bahan bakar. Seperti baterai, ini mengubah energi kimia menjadi listrik melalui reaksi kimia. Namun, lebih banyak pekerjaan seperti mesin kecil, mengubah energi kimia dari bahan bakar - alkohol, katakan - menjadi listrik melalui reaksi kimia dengan oksigen. Dan seperti mesin, mereka terus berjalan asalkan tersedia cukup bahan bakar dan oksigen mengalir melalui mereka.
Mereka adalah teknologi lama dating kembali ke abad 19 dan telah berhasil digunakan untuk unsur-unsur kekuatan Gemini awal dan misi ruang angkasa Apollo, misalnya.Tapi mereka sekarang telah menarik perhatian produsen ponsel karena mereka memiliki kepadatan energi yang tinggi. Secara sederhana, bahan bakar mengandung banyak energi. Sebagai contoh, hidrogen mengandung hampir 150 kali energi berat setara lithium. Namun, untuk bisa diterapkan mereka harus kecil dan memiliki reservoir dengan mudah isi ulang untuk bahan bakar.
Untuk membangun ini, peneliti berfokus pada apa yang disebut teknologi MEMS - alat mekanik miniatur dan struktur dibangun dengan menggunakan pola dan teknik etsa merintis untuk membuat chip komputer awal. Ini sudah digunakan untuk membuat segalanya dari sel surya untuk TV layar datar. Krusial, teknik ini telah maju ke titik di mana mereka sekarang dapat digunakan untuk membangun struktur 3D yang kompleks - seperti jaringan saluran dan pipa yang diperlukan untuk sel bahan bakar kecil.
Teknologi ini bisa sangat mahal, dengan logam mulia seperti platinum dan paladium digunakan untuk mempercepat reaksi kimia, dan sumber hidrogen, bahkan ketika dikompresi atau dalam bentuk cair, mengambil banyak ruang. Ada juga praktis karena harus bergerak dan menyimpan bahan bakar yang diperlukan untuk mengisi ulang ponsel Anda di perjalanan, belum lagi potensi masalah penanganan bahan bakar yang berbahaya untuk membuat panggilan telepon.
Namun, perusahaan seperti NEC dan Toshiba telah menunjukkan sel-sel bahan bakar prototipe untuk ponsel. Dan pada Desember 2011, berita bahwa Apple telah mengajukan dua aplikasi paten lebih untuk sel bahan bakar untuk perangkat elektronik portabel menghidupkan kembali bunga. Aplikasi menunjukkan perusahaan ini mengusulkan penggunaan mengurangi borohidrida agen natrium, yang bila dicampur dengan air menghasilkan hidrogen murni, dan bahwa mereka akan digunakan bersama baterai untuk mengurangi ukuran, berat dan biaya. Dokumen-dokumen menunjukkan teknologi bisa kekuatan perangkat untuk "hari atau bahkan berminggu-minggu".
Tapi, menurut St Andrew Prof Bruce, kita tidak boleh terlalu gembira belum. "Dalam jangka panjang ada teknologi ini radikal yang bisa mengubah penyimpanan energi untuk aplikasi elektronik konsumen," katanya. Tapi, untuk beberapa tahun ke depan, ia percaya, baterai lithium-ion di sini untuk tinggal. Lebih baik ingat untuk pak pengisi daya itu.sumber : bbc
