Les 10 meilleures technologies de batterie pour charger et stocker l'énergie future

Tous les appareils numériques, tels que les lecteurs, les smartphones, les enregistreurs vocaux et autres gadgets portables, ainsi que les voitures électriques, deviennent de plus en plus sophistiqués dans leurs capacités. Des limitations sont imposées principalement par la quantité limitée d'énergie stockée dans les batteries.

Un smartphone, par exemple, fonctionne après la prochaine recharge pendant 2 jours maximum. Maintenant, si des piles améliorer, les rendre plus spacieux, puis travailler sur une seule charge pourrait être étendu plusieurs fois.

Cependant, les smartphones se développent malheureusement au cours des 10 dernières années beaucoup plus rapidement que l'amélioration de la technologie des batteries. Mais il y a de l'espoir pour l'amélioration, parce que la science ne s'arrête pas, et ces dernières années, les scientifiques ont commencé à proposer de nouvelles solutions très intéressantes. On peut les appeler la technologie de batterie du futur. Faisons attention à certains d'entre eux.

1. Chargez la voiture électrique en 5 minutes et le téléphone en 30 secondes

En 2022, la société israélienne StoreDot prévoit de commencer à produire des batteries pour voitures électriques et des gadgets basés sur la technologie révolutionnaire des batteries au lithium. Cette technologie permettra aux véhicules électriques de restaurer l'autonomie de 500 kilomètres en seulement 5 minutes!

Ils veulent remplacer le graphite, généralement utilisé dans les batteries au lithium, par un mélange spécial de métalloïdes, y compris le silicium et certains matériaux brevetés, qui n'ont été synthétisés que récemment dans le laboratoire de l'entreprise. Le processus de formation du mélange est moins toxique et la quantité de cobalt dans les batteries sera divisée par deux. Soit dit en passant, les batteries seront également plus sûres.

Même le nom de la société StoreDot contient un soupçon de minuscules molécules de peptides bioorganiques connues sous le nom de nanodots, qui augmentent la densité de stockage de charge et fournissent aux batteries basées sur une nouvelle technologie une absorption rapide et un stockage d'énergie.

Pendant ce temps, les scientifiques doivent encore surmonter certaines difficultés techniques liées à la nécessité de faire passer un très grand courant pendant la charge. Pour cela, un système de refroidissement plus avancé pour les câbles et les connecteurs à la fois dans le système de voiture et directement à la station de charge est nécessaire.

Le physicien Viktor Krivchenko sur les types de batteries prometteurs, les problèmes fondamentaux dans la production de sources de courant lithium-soufre et les avantages des batteries post-lithium:

2. Comment recharger votre téléphone contre le bruit ambiant

Les scientifiques britanniques ont développé un téléphone qui peut recevoir une charge simplement à cause du bruit qui se tient constamment autour. La technologie est basée sur l'effet piézoélectrique. Les nanogénérateurs piézoélectriques eux-mêmes, dans un certain sens, ont fait beaucoup de bruit depuis longtemps.

Et maintenant, des générateurs spécialisés de ce type ont déjà été créés, travaillant sur le bruit de fond et générant un courant électrique à partir de celui-ci pour charger de petites batteries. En fait, le téléphone se charge à partir du bruit, qui à tout moment a simplement agité les nerfs des gens, et maintenant il peut apporter des avantages tangibles.

Les chercheurs ont créé un mélange spécial dans lequel de l'oxyde de zinc a été ajouté et ont simplement recouvert la surface du gadget avec ce mélange. Ainsi, une surface entièrement recouverte de nanopieux piézoélectriques s'est avérée être la surface de l'appareil générant de l'énergie. Ces nanotiges sont très sensibles aux ondes sonores et se plient même à partir d'une pression acoustique très faible.

Les nanogénérateurs transforment ces oscillations en un courant électrique dont l'énergie est suffisante pour charger la batterie.En plus de convertir les ondes sonores, les nanogénérateurs fonctionnent également à partir d'une voix qui retentit pendant une conversation, de sorte qu'en parlant simplement au téléphone, l'utilisateur restaure déjà partiellement la charge de sa batterie.

3. Augmentez la capacité de la batterie avec du silicium pur extrait du sable

À l'Université Riverside, un groupe de chercheurs, à la recherche d'une approche alternative aux batteries lithium-ion, a décidé de remplacer le graphite traditionnel par du sable ordinaire. Dans un premier temps, les scientifiques ont noté le problème de la dégradation rapide du silicium nanométrique, qui est également très difficile à obtenir en quantités industrielles. Après cela, les scientifiques ont décidé d'essayer d'utiliser le sable disponible habituel.

Le sable est facile à nettoyer et il est facile à appliquer sous forme de poudre. Le sable purifié a été mouillé avec du sel et du magnésium, puis chauffé pour éliminer l'oxygène. Nous avons donc obtenu du silicium pur d'une structure poreuse, ce qui nous a permis de tripler la capacité de l'élément, ainsi que d'augmenter l'efficacité de son utilisation et d'augmenter la durée de vie! La production est peu coûteuse et respectueuse de l'environnement.

Piles pour coton, grains de café et bombe:Les batteries au carbone remplacent le lithium

4. Chargez votre smartphone en déplacement

Même les vêtements les plus ordinaires peuvent être utilisés comme générateur d'énergie électrique, après l'avoir légèrement modifié, selon des chercheurs de l'Université de Surrey à Manor Park (Angleterre). Ils proposent l'utilisation des nanogénérateurs dits triboélectriques capables de convertir l'énergie du mouvement de surface des vêtements en une charge électrique. L'électricité ainsi produite peut être accumulée, puis transférée vers une batterie au lithium ordinaire, ou directement alimentée par un appareil portable (lecteur, téléphone, etc.).

Fondamentalement, la technologie des nano-générateurs triboélectriques n'a pas de limites pratiques, elle peut être mise en œuvre même dans les murs des maisons, dans les dalles de pavage, dans les troncs et les branches des arbres, dans les pneus de voiture, etc. - partout où il y a des vibrations ou des frottements. Un tel système permettrait d'utiliser l'énergie provenant du mouvement de quoi que ce soit - pour charger les batteries des veilleuses, des gadgets, des segways et similaires. Plus à ce sujet:Nanogénérateurs pour charger des appareils portables

5. Transférer de l'énergie à la batterie sous forme d'ultrasons

L'idée de transférer l'énergie électrique «par l'air» n'est pas nouvelle. Mais pourquoi ne pas essayer d'utiliser les ultrasons à cette fin? L'astrobiologiste Meredith Perry propose d'intégrer des émetteurs à ultrasons dans les éléments intérieurs. Les ultrasons d'une certaine portée ne sont pas audibles pour les personnes et les animaux, de sorte que les ondes sonores peuvent être envoyées en toute sécurité directement au gadget, fournissant ainsi une charge sans fil.

Une plaque de 5,5 mm d'épaisseur sert d'émetteur dans un tel système, qui ne s'allume automatiquement que lorsqu'un gadget rechargeable se trouve dans la zone de son fonctionnement. Une onde d'énergie ultrasonique est dirigée sous la forme d'un faisceau focalisé et est reçue par un récepteur plat monté sur un dispositif rechargeable. Contrairement au Wi-Fi, le système uBeam à ultrasons ne peut pas surmonter les murs, mais l'énergie est envoyée de manière très concentrée.

Batteries à durée de vie illimitée

Le problème des batteries de tout type est un nombre limité de cycles de vie, c'est-à-dire qu'elles peuvent être chargées et déchargées pas un nombre infini de fois. Ce serait bien de créer une batterie qui ne pourrait jamais être remplacée par une nouvelle, mais simplement de la recharger si nécessaire, et de le faire autant de fois que vous le souhaitez. À l'Université de Californie, Irwin a créé presque une batterie idéale!

Les chercheurs ont développé une batterie à base de nanofils d'or qui peut supporter jusqu'à 200 000 cycles de charge-décharge sans réduire la capacité.Un câblage des milliers de fois plus fin que les cheveux permet de créer d'énormes surfaces avec une conductivité suffisamment élevée. Les nanofils sont recouverts d'une coque spéciale en électrolyte d'hélium et en dioxyde de manganèse, qui a permis d'obtenir une résistance ultime à la dégradation. Cette décision est considérée aujourd'hui comme l'une des plus prometteuses.

7. Le graphène ouvre de nouveaux horizons

Grabat a créé des batteries basées sur une forme spéciale de carbone - graphène. Aujourd'hui, ce sont les batteries au graphène qui sont les meilleures disponibles sur le marché. Ils permettent, par exemple, de conduire une voiture électrique à 750 kilomètres avec une seule charge.

Fondamentalement, ces batteries peuvent se charger en quelques minutes et donner une charge 30 fois plus intense que les prédécesseurs lithium-ion. Déjà, ces batteries sont installées dans des véhicules aériens sans pilote, en outre, elles gagnent en popularité dans les véhicules électriques et en tant que moteurs pour les centrales électriques domestiques.

8. Les batteries en mousse promettent d'être bon marché

Les ingénieurs de Prieto s'appuient sur des batteries à semi-conducteurs créées par impression et à base de mousse de cuivre avec un séparateur électropolymérisé. Ainsi, la société prévoit de créer les batteries les plus sûres, les moins chères, à charge rapide et durables, dont la densité de charge sera 5 fois plus élevée que les batteries au lithium modernes.

9. Sodium - un concurrent du lithium

Le sodium est l'un des éléments chimiques les plus accessibles de la planète. C'est à partir du sodium qu'un groupe de scientifiques japonais prévoit de produire un nouveau type de batterie. Le lithium rare n'est pas nécessaire ici, et la capacité promet d'être 7 fois supérieure à celle-là!

Depuis les années 80 du 19e siècle, le sodium a été activement étudié comme base des sources d'énergie, et maintenant, en utilisant le sel et les technologies modernes, il est devenu techniquement possible de fabriquer une batterie au sodium-ion suffisamment bon marché. Cependant, il est prévu que plusieurs années s'écouleront avant le début d'une mise en œuvre pratique généralisée.

10. Hydrogène pour recharger les gadgets

Récemment, des chargeurs intelligents complètement inhabituels pour les équipements mobiles fonctionnant à l'hydrogène ont fait leur apparition. Ce produit s'appelle Upp. L'hydrogène est sans danger pour l'environnement et seule la vapeur d'eau est générée pendant la charge. Une pile à hydrogène suffit pour 5 charges complètes d'un smartphone moyen. Pour le moment, l'appareil n'est pas particulièrement demandé en raison du coût élevé, mais l'idée semble à beaucoup très intéressante et prometteuse.

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