پتانسیل لیتیوم تا حد محدود توسعه یافته است؟ جهان نیاز به یک انقلاب باتری جدید دارد

با توجه به مجله Wired گزارش، از گوشی های هوشمند را به دفترچه یادداشت، از اتومبیل های برقی به سیگار الکترونیکی، باتری های لیتیوم یون یک طیف گسترده ای از محصولات الکترونیکی به قدرت. با این حال، با پتانسیل لیتیوم شده به افراطی را توسعه داده است، محققان تلاش برای پیدا کردن باتری دستیابی به موفقیت است. اگر شما در حال خواندن این مقاله در یک تلفن هوشمند، به این معنی که شما در حال برگزاری بمب. در سپر، لیتیوم (یک فلز بسیار فرار، یک بار با آب تماس با روشن خواهد شد) ترکیبات در حال شکسته و بازسازی در یک واکنش شیمیایی قوی، واکنش شیمیایی انگیزه ضروری برای جهان مدرن فراهم می کند.

لیتیم در تلفن های همراه، قرص ها، لپ تاپ ها و ساعت های هوشمند مورد استفاده قرار می گیرد و در سیگنال های الکترونیکی ما و وسایل الکتریکی یافت می شود. این سبک و نرم است و به شدت انرژی دارد و محصول الکترونیکی قابل حمل است. منبع قدرت کامل. با این حال، به عنوان تکنولوژی مصرف کننده قوی تر می شود، تکنولوژی باتری باتری لیتیوم یون همواره دشوار است که باقی بماند. اکنون، همانطور که جهان به لیتیوم معتاد است، دانشمندان در حال ساخت مجدد هستند باتری جهان باتری.

صفحه نمایش بزرگ درخشان، سرعت پردازش سریعتر، اتصالات سریع داده ها و مد طراحی باریک، که بدان معنی است که باتری بسیاری از تلفن های هوشمند دشوار است برای حمایت از یک روز کامل. گاهی اوقات، حتی کاربران تلفن همراه به چندین بار شارژ می شود در پس از دو سال استفاده، بسیاری از دستگاه های به طور چشمگیری باعث کاهش عمر باتری، و تا به حال به سطل زباله انداخته شود. مزیت های بزرگ از لیتیوم همچنین بزرگترین ضعف آن است. ناپایدار است و ممکن است منفجر شود. باتری های لپ تاپ انرژی لیتیوم یون به عنوان تقریبا با همان نارنجک یونی مواد، موسس و مدیر عامل مایک زیمرمن (مایک زیمرمن) فرمود: «جیب تلفن های هوشمند مانند جیب خود به عنوان نفت سفید.

Zimmerman شاهد اثر سوختگی در آزمایشگاه تحقیقاتی شرکت خود در Woburn، ماساچوست، ایالات متحده آمریکا بود. در یک آزمایش، دستگاه یک ناخن را از طریق یک باتری درایو می کند و بسته باطری به سرعت گسترش می یابد. تحقیقات باتری از 50 سال گذشته همواره بین عملکرد و ایمنی، یعنی اکسترود کردن انرژی بالایی است که بدون لایتیم به شدت تحریک می شود، مانند پاپ کورن در اجاق مایکروویو، روشن می شود.

در حال حاضر این کار را انجام می دهیم. پیش بینی شده است که تا سال 2022، بازار جهانی باتری 25 میلیارد دلار خواهد رسید. اما مصرف کنندگان بر این باورند که در یک نظرسنجی بعد از دیگری، عمر باتری بیشتر مورد توجه گوشی های هوشمند است. عملکرد با محبوبیت شبکه های 5G با مصرف انرژی بیشتر در دهه آینده، مشکل تنها بدتر و بدتر خواهد شد. برای کسانی که می توانند مشکل را حل کنند، بازده زیادی خواهند برد.

یونی شرکت مواد فقط ده ها تن از شرکت در یک، آنها می خواهند به تجدید نظر مشکل باتری اساسا نژاد حماسه، اما در این مسابقه با شروع می شود نادرست و دادخواهی دردناک و راه اندازی شکست. اما در گرفتار شد پس از یک دهه توسعه کند، امید هنوز هم وجود دارد. شروع یو پی اس در سراسر جهان، دانشگاه ها و آزمایشگاه های ملی دانشمندان سرمایه قوی با استفاده از ابزار پیشرفته برای پیدا کردن مواد جدید است. به نظر می رسد در مورد به طور چشمگیری افزایش چگالی انرژی باتری گوشی های هوشمند و زندگی، و برای ایجاد یک تجهیزات سازگار با محیط زیست و امن تر خواهد شد که در چند ثانیه شارژ می شود و پایدار به اندازه کافی برای استفاده در طول روز.

سلول ایجاد برق از طریق تجزیه شیمیایی است. از آنجا که سال 1799، فیزیکدان ایتالیایی الساندرو ولتا (الساندرو ولتا) اختراع باتری، به حل و فصل استدلال در مورد قورباغه ها، هر سلول از اجزای کلیدی همان : دو الکترود فلزی - یک آند و کاتد بار منفی بار مثبت، از هم جدا شده توسط یک ماده الکترولیت شناخته شده است زمانی که باتری به مدار متصل، اتم فلز آند در یک واکنش شیمیایی آنها را یک الکترون از دست بدهند. آن را تبدیل به یون های مثبت، و به الکترود مثبت از طریق الکترولیت جلب کرد. در همان زمان، الکترون (همچنین با بار منفی) به کاتد در انتشار باطری برای جریان است، اما آن را از طریق الکترولیت عبور نمی کند، بلکه از طریق یک مدار خارجی آن را به دستگاه منبع تغذیه متصل شده است.

اتم فلزی در آند خواهد شد در نهایت تخلیه این مورد بدان معنی است که باتری خسته است. با این حال، در باتری قابل شارژ می تواند توسط فرایند شارژ معکوس، در نتیجه مجبور یون ها و الکترون به جای خود، آماده برای شروع چرخه دوباره الکترود تیپ ساخته شده از یک اتم فلز خالص در داخل و خارج می تواند فشار و بدون خطر فروپاشی تحمل نیست، و در نتیجه باتری قابل شارژ باید از ترکیبی از مواد، به طوری که آند و کاتد به حفظ شکل با تکرار چرخه شارژ است. این ساختار را می توان در مقایسه با ساختمان های آپارتمانی در آن عناصر واکنشی برای 'اتاق' باتری قابل شارژ عملکرد تا حد زیادی وابسته شما در این اتاق به چگونه سریع، بدون ایجاد فروپاشی ساختمان است.

استاد ویتینگامام دانشمند جوان بریتانیا در سال 1977 در کارخانه Exxon در لیندن، نیوجرسی کار کرد. او یک آند ساخته و از آلومینیوم برای تشکیل یک بلوک آپارتمان استفاده کرد. دیوارها و کف، با لیتیوم به عنوان ماده فعال است. وقتی که او شارژ باتری، یونهای لیتیوم از کاتد به رسوب آند در شکافهای بین اتم آلومینیوم حرکت می کند. وقتی مرخص شده است، آنها را در جهت دیگر از طریق الکترولیت حرکت می کند، تماس فضا به سمت کاتد.

اختراع تینگ Hanmu نفع اولین باتری لیتیوم قابل شارژ در جهان، باتری سکه به اندازه به قدرت یک ساعت خورشیدی کافی است، اما هنگامی که سعی به افزایش ولتاژ (به طوری که یون های بیشتری در داخل و خارج)، و یا تلاش به تولید سلولهای بیشتر وقتی، آنها ادامه خواهد سوزاند. در سال 1980، کار در فیزیکدان دانشگاه آکسفورد جان گود ایوانف (جان گودیناف) دستیابی به موفقیت های ایدور ایوانف است یک مسیحی ساخته شده است، در جهان دوم جنگ جهانی دوم به عنوان یک هواشناس ارتش ایالات متحده، او نیز یک جنبه اکسید فلزی متخصص از سوء ظن خود، در مقایسه با ترکیب آلومینیوم هوی تینگ Hanmu استفاده می شود، باید برخی از مواد به ارائه یک قفس قوی تر لیتیوم است وجود داشته باشد.

راهنمای گود ایوانف دو محقق فوق دکترا به طور سیستماتیک بررسی جدول تناوبی، لیتیوم را به مقایسه با اکسیدهای فلزی مختلف، در چه مقدار از قبل از آنها سقوط از لیتیوم استخراج شده است. در پایان نگاه کنید، آنها لیتیوم شناسایی مخلوطی از کبالت و آبی که یک فلز آبی خاکستری است در سراسر آفریقای مرکزی است. اکسید کبالت لیتیوم می تواند نیمی از لیتیوم را از بین ببرد. هنگامی که به عنوان کاتد استفاده می شود، این یک گام بزرگ در فناوری باتری است. گام. کبالت یک ماده ارزان بسیار سبک وزن تر است، هر دو برای دستگاه های کوچک نیز مناسب برای تجهیزات در مقیاس بزرگ، و خیلی بهتر از مواد دیگر موجود در بازار می باشد.

امروز، گود ایوانف کاتد تقریبا در تمام دستگاه های دستی بر روی زمین به نظر می رسد، اما او یک پنی از دانشگاه آکسفورد کسب نیست که برای یک ثبت اختراع اعمال خودداری کرد، او نیز به این حق است، اما آن را ممکن است تغییر چه در سال 1991 پس از 10 سال از سرهم بند اتفاق افتاد، سونی اتصال گود ایوانف کبالت لیتیوم کاتد اکسید و یک آند کربن با تلاش برای بهبود عمر باتری جدید خود دوربین CCD-TR1. این اولین محصولات مصرف کننده برای باتری های قابل شارژ لیتیوم یون، آن را در جهان تغییر کرده است.

ژن Berdichevsky هفتمین کارمند Tesla بود.هنگامی که شرکت الکتریکی در سال 2003 تاسیس شد، تراکم انرژی باتری به طور پیوسته برای ده سال افزایش یافته است، و افزایش سالانه محدوده حدود 7٪ بود، اما نزدیک به سال 2005، Berdychevsky متوجه شد که عملکرد باتری های لیتیوم یون شروع به تثبیت کرد. در هفت یا هشت سال گذشته، دانشمندان باید برای مبارزه با حتی 0.5٪ تلاش خود را انجام دهند. عملکرد باتری بهبود یافته است.

پیشرفت در آن زمان عمدتا به دلیل پیشرفت های مهندسی و تولید بود. Berdychevsky گفت: "پس از 27 سال از واکنش های شیمیایی مدرن، آنها به طور مداوم در حال پالایش هستند." مواد خالص تر هستند، تولید کنندگان باتری قادر به ساخت هر لایه راه نازک شدن آن این است که مواد فعالتری را در همان فضا قرار دهید. Berdychevski آن را "هوا مکش را از جار" می نامد، اما همچنین دارای خطرات خاص خود است. باتری های مدرن شامل کاتد بسیار نازک لایه های متناوب مواد الکترولیت و انود با جمع آوری مس و آلومینیوم به اتمام رسانده می شوند تا الکترون ها را خارج از باتری و محل مورد نظر حمل کنند.

در بسیاری از باتری های پیشرفته، جدا پلاستیکی واقع بین کاتد و آند، و آنها در تماس برای جلوگیری از اتصال کوتاه، ضخامت تنها 6 میکرون (در مورد 1/10 از ضخامت یک تار موی انسان)، که باعث می شود آنها را آسیب پذیر به فشرده سازی آسیب به همین دلیل است که ویدئو امنیت شرکت هواپیمایی هشدار می دهد که اگر تلفن شما به مکانیسم برسد، سعی نکنید صندلی را تنظیم کنید.

برای هر پیشرفت باتری های لیتیوم یون، مبادلات هستند. بهبود چگالی انرژی امنیت را کاهش می دهد، معرفی شارژ سریع ممکن است چرخه عمر باتری، که بدان معنی است که عملکرد باتری قطره سریعتر کاهش می دهد. پتانسیل نزدیک به آن یون لیتیوم است . از حد نظری گود ایوانف دستیابی به موفقیت، محققان تلاش برای پیدا کردن جهش بعدی رو به جلو، از جمله از طریق چهار جزء اصلی سیستماتیک بررسی باتری - کاتد، آند و الکترولیت ها و جدا، و به طور فزاینده استفاده ابزار پیچیده تر است.

Clare Gray دانشجوی گودنو در دانشگاه آکسفورد است و او با استفاده از اکسیژن در هوا به عنوان یک الکترود، باتری های لیتیوم هوا را مطالعه کرده است. در این نظریه، این باتری ها انرژی فوق العاده ای را عرضه می کنند. تراکم، اما بگذارید آنها را به طور قابل اعتماد شارژ و بیش از چند سیکل طول بکشد، به اندازه کافی در آزمایشگاه دشوار است، به جز هوا کثیف و غیر قابل پیش بینی در دنیای واقعی.

اگرچه خاکستری ادعا به تازگی ساخته شده دستیابی به موفقیت، اما به دلیل مشکلات ذکر شده، توجه جامعه پژوهش را تبدیل به لیتیوم عمده - باتری گوگرد فراهم می کند که یک یون لیتیوم ارزان تر، جایگزین قدرتمند تر است، اما دانشمندان در تلاش بوده اند برای جلوگیری از آن در دندریت ها (کاتد) تشکیل شده بر روی کاتد، آند و گوگرد در حل با توجه به تکرار شارژ و سونی ادعا می کند برای این مشکل حل شود، و امیدواریم که 2020 شامل لیتیوم - باتری گوگرد از محصولات الکترونیکی مصرفی به بازار .

در دانشگاه منچستر، دانش ژانی متخصص Xuqing Liu یکی از کسانی است که تلاش می کند تا انرژی بیشتری را از یک آندروژن کربن بیرون بکشد. او مواد دو بعدی مانند گرافن را برای بزرگ کردن سطح زمین و افزایش اتم لیتیوم ترکیب می کند. این شماره لیو Xuqing آن را به تعدادی از صفحات اضافه شده به یک کتاب مقایسه می کند. این دانشگاه همچنین در ساخت یک آزمایشگاه خشک، سرمایه گذاری می کند که محققان را قادر می سازد به راحتی و به راحتی مبادلات مختلف را برای آزمایش الکترود و الکترولیت های مختلف آزمایش کنند. ترکیبی

باور نکردنی، حتی گودنو در حال مطالعه این موضوع است. سال گذشته، در سن 94 سالگی، او مقاله ای را منتشر کرد که نشان دهنده یک باتری است که سه برابر ظرفیت باتری های لیتیوم یون موجود است. پرسش: یک محقق گفت: "اگر کسی غیر از گوندنو این مقاله را منتشر کند، ممکن است بخواهم ازدواج کنم."

با این وجود، علیرغم انتشار هزاران مقاله، میلیاردها دلار در بودجه و ده ها راه اندازی و تأسیس آن، کارکرد اصلی شیمیایی بسیاری از محصولات الکترونیکی مصرفی ما از سال 1991 تقریبا بدون تغییر بوده است. از لحاظ هزینه، عملکرد و قابلیت حمل لوازم الکترونیکی مصرفی، هیچ چیز برای جایگزینی ترکیب اکسید کبالت لیتیوم و کربن وجود ندارد. باتری آیفون X تقریبا یکسان با دوربین فیلمبرداری سونی است.

بنابراین، در سال 2008، Berdychevsky ترک Tesla و شروع به تمرکز در مطالعه شیمی باتری جدید است. او به ویژه علاقه مند به پیدا کردن جایگزین برای آند آندرید، که او معتقد است که بزرگترین مانع در ساخت باتری بهتر است. Berdychevsky گفت: "استفاده از گرافیت در حدود شش یا هفت سال بوده است، و در حال حاضر اساسا در ظرفیت ترمودینامیکی باتری استفاده می شود." در سال 2011، او و همکاران سابق خود، الکس تسلا الکس جیکوبز، استاد علوم مواد در موسسه فناوری جورجیا، گلب یوشین، نانوتکنولوژی سیلوا را تأسیس کرد. آنها طرح باز در دفتر منطقه خلیج Alameda با بازی Atari دارند. آزمایشگاه صنعتی با نام کورس و لوله های گاز، اتاق کنفرانس نامیده می شود.

پس از بررسی تمام راه حل های ممکن، سه مرد به لحاظ نظری به این نتیجه رسیدند که سیلیکون امیدوار کننده ترین مواد است؛ آنها تنها نیاز به کار تکنولوژی دارند. بسیاری از مردم آن را قبلا آزمایش کرده اند، اما همه آنها به شکست رسیده است. شوشکی و همکارانش در مورد موفقیت خود خوشبین هستند. اتم سیلیکون میتواند 4 یون لیتیوم را به هم متصل کند، به این معنی که یک آند سیلیکون میتواند 10 برابر لیتیوم را از یک آند آندی گرافیتی با وزن مشابه ذخیره کند. این بالقوه بدین معنی است که آکادمی ملی پژوهش ها در مواد آنند سیلیکون علاقه مند است، همچنین شروع به کار با شرکت های سرمایه گذاری ریسک مانند Amprius، Enovix و Envia است.

هنگامی که باتری شارژ شده است یونهای لیتیوم سپرده در آند، آن را دوباره گسترش می یابد کمی، و سپس قرارداد در هنگام استفاده در چرخه هایی از شارژ، انبساط و انقباض چنین تخریبی لایه رابط الکترولیت جامد است، که یک محافظت ماده ای است، در آسیب سطح آند تشکیل می تواند عوارض جانبی مانند پلاک، مصرف برخی از باتری لیتیوم Bodiqiefu گاوس گفت: ... آن به دام افتاده زباله بی فایده "

با گذشت زمان، این دلیل اصلی این است که گوشی های هوشمند به زودی انرژی خود را از دست می دهند. آندز های گرافیتی حدود 7 درصد گسترش می یابند و بنابراین می توانند حدود 1000 بار شارژ و چرخه های تخلیه را قبل از شروع کار به شدت کاهش دهند. گوشی هوشمند دو سال طول می کشد و هر روز شارژ می شود، اما چون ذرات سیلیکون می توانند لیتیوم بسیار جذب کنند، هنگام شارژ شدن (تا 400٪) بیشتر شارژ می شوند. اکثر سیلیکون آند پس از چندین بار شارژ می شوند. شکستن. طی بیش از پنج سال در آزمایشگاه، فناوری نانو سیلا نانو کامپوزیت را برای حل مشکل توسعه ایجاد کرد.

Bodiqiefu چامسکی توضیح داد که اگر آند گرافیت یک کاندومینیوم است، پس از آن همه، اتاق هستند به همان اندازه، و کنار هم بسته بندی شده. پس از 30000 تکرار (ستون ها و ترکیبات مختلف اتاق )، آنها آند، که در آن هر طبقه دارای فضای کافی برای گسترش اتم های سیلیکون در به دست آوردن لیتیوم او گفت شکل: "ما را به فضای اضافی به دام افتاده در داخل ساختمان این حل مشکل توسعه، در حالی که حفظ آند ابعاد و شکل بیرونی پایدار هستند.

Bodiqiefu چامسکی گفت که اولین نسل از مواد سال آینده سیلا فناوری نانو خواهد شد توسط سازنده ارائه شده، خواهد چگالی انرژی 20٪، و در نهایت 40٪ افزایش می دهد، در حالی که همچنین بهبود امنیت، او گفت: «اجازه بدهید سیلیکون شما به دور از لبه، شما می توانید یک 1٪ یا 2٪ از فضای به افزایش بسیار چشمگیر امنیتی خود را خالی، به منظور. مهم ترین چیز است، آن را نیز می توانید به طور مستقیم به طرح های موجود با تولید کنندگان باتری رقابت در آسیا تبدیل می شود. افزایش ظرفیت کارخانه برای عصر از وسایل نقلیه الکتریکی به آماده سازی، Bodiqiefu چامسکی معتقد است که هر ناسازگار با روند تولید فعلی از محصول به احتمال زیاد به کنار گذاشته شود، او گفت: «اگر این فن آوری هنوز وجود ندارد می توانید یون لیتیوم جایگزین ، به آن زمان از فهرست، آن را در پایگاه کاربر بی شماری یساولی.

هنگامی که باتری به طور کامل شارژ و تخلیه شده، یونهای لیتیوم بین رقص دو الکترود، و گاهی اوقات آنها دشوار به بازگشت به خلاف، به ویژه هنگامی که شارژ باتری بیش از حد سریع است، آنها را در خارج از الکترود جمع آوری، شاخه به تدریج دندریتیک، مانند بالای غار چکنده. در نهایت، این مثل مات دندریتیک پنجره های شیشه ای نگاه کنید، ممکن است تمام راه را از طریق الکترولیت گسترش، نفوذ سپتوم، و یک اتصال کوتاه در سراسر الکترودهای با لمس.

به عنوان فاصله بین لایه است نزدیک، این خطر را افزایش می دهد احتمال خطا افزایش خواهد یافت. در سال گذشته نشان داد که سامسونگ، خطا می تواند آسیب شود، هزینه بسیار بالا است. تولید کوچک نقص به اتصال کوتاه مدارهای داخلی گلکسی نوت باتری تلفن 7 سلول است. در برخی از دستگاه، آند و کاتد تماس نهایی با یکدیگر، از این به یاد می آورد فاجعه بار منجر به از دست دادن برآورد 3.4 میلیارد یورو سامسونگ. یونی مواد شرکت زیمرمن توضیح می دهد منجر : «زمانی که این اتفاق می افتد، باتری می تواند تبدیل به بسیار گرم، الکترولیت مایع، فراری حرارتی می تواند رخ دهد و منجر به آتش سوزی و انفجار.

از آنجا که این وضعیت بسیار خطرناک است، در واقع، لیتیوم در لیتیوم یون بسیار کم نیست، فقط حدود دو درصد است. اما اگر راهی برای ایمن سازی لیتیوم خالص فلز از قفس اکسید کبالت فلزی وجود داشته باشد، مانند ویتنگهام در دهه 1970 سعی کرد ظرفیت انرژی ده برابر را افزایش دهد. این مقاله "مقدس گریل" تحقیق باتری است و Zimmerman آن را کشف کرده است.

او معتقد است که الکترولیت است که در واقع بزرگترین مانع افزایش چگالی انرژی باتری آن به تدریج دیگر ماده در الکترولیت مایع با استفاده از شیب بوده است، اما استفاده از ژل ها و پلیمرها، اما آنها معمولا هنوز هم قابل اشتعال، بلکه برای جلوگیری از سریع روند فراری حرارتی کمکی نمی کند. زیمرمن اعتراف خود، او یک کنترل باتری نیست. او در علم مواد رشته، به ویژه پلیمرها، او در آزمایشگاههای بل و یک دانشگاه تافتز 14 سال پس از سرمایه گذاری آغاز شد.

2000s اولیه، زیمرمن در باتری قابل شارژ که در آن زمان شد، برخی از مردم در حال تلاش به نوبه خود از مایع به جامد الکترولیت ذخیره سازی الکترولیت، یک دانشمند ارشد دونالد گیت (دونالد گیت) توضیح می دهد: «در اصل به دلیل باتری الکترولیت جامد امن تر است، شما می توانید آن را به کار سخت تر است. همان نرم افزار، شما می توانید باتری های کوچک تر استفاده کنید. اما آنها عمدتا سرامیک یا شیشه ای هستند، بنابراین آن را شکننده، دشوار است به تولید انبوه است.

پلاستیک در یک جدا کننده باتری، به عنوان مثال، استفاده شده است در قسمت وسط از الکترولیت برای جلوگیری از تماس با الکترود زیمرمن. که اگر او می تواند یک ماده مناسب پیدا کنید، او می تواند الکترولیت مایع و جدا دور است، توسط یک جایگزین لایه های پلاستیکی جامد، که لایه های پلاستیکی نسوز است، و همچنین می تواند از رشد دندریت بین دو جلوگیری می کند. با یونی مواد، زیمرمن با یک مکانیزم جدید برای ایجاد یک پلیمر رسانا که تقلید راه های الکترونیکی از طریق فلز است. این اولین لیتیوم یون رسانا پلیمر جامد می تواند در دمای اتاق باشد. مواد انعطاف پذیر، کم هزینه است، و می تواند آزمون های مختلف را تحمل کند.

در یک آزمایش، مواد خام به پرتابه آزمایشگاه خود، وجود دارد به طور معمول مورد استفاده برای تست یک جلیقه ضد گلوله، و یک گلوله 9mm به آن شلیک کنید. دو سیم از باتری (کیسه های نقره ای مسطح) به تبلت سامسونگ، قدرت دومی دقت برداشته. پس از ضربه گلوله، باتری منفجر شد مثل یک آتشفشان در حرکت آهسته، شما می توانید پلاستیکی و فلزی خارج شده از دهانه، مانند گدازه را ببینید، اما باتری داخلی تقسیم نمی کند، هیچ انفجار یا آتش سوزی هر برخورد، دستگاه بر روی زیمرمن باقی بماند گفت: "ما همیشه بر این باور اند که پلیمر آن را امن تر خواهد شد، ما هرگز انتظار باتری می تواند به کار خود ادامه:

با توجه به زیمرمن گفت که این پلیمر به توسعه فلز لیتیم ترویج، و سرعت بخشیدن به معرفی شیمی جدید باتری، مانند لیتیوم - گوگرد و یا لیتیوم - هوا، اما در آینده بلند مدت ممکن است نه تنها محقق لیتیوم دانشگاه منچستر Liuxu چینگ. گفت: "این بهبود نمی تواند با سرعت بهبود عملکرد تجهیزات مطابقت داشته باشد، ما نیاز به یک انقلاب هستیم."

Harwell در آکسفوردشایر علم وسیع و پارک نوآوری، که جان گود ایوانف (جان گودیناف) توافق به نفی جایی که او ساخته شده دستیابی به موفقیت بزرگ در زمینه ثبت اختراع لیتیوم یون امضا، استفان والر (استفان فولر) حرکت فنجان نوشیدنی و یک تکه از اندازه و شکل فیبر کربن مشابه. والر مهربان طرفداران منچستر سیتی، نزدیک به 50 سال سن داشت. قبل از پیوستن به اولین مرورگر با نام تجاری نت اسکیپ (نت اسکیپ) شرکت، او به عنوان یک مهندس نرم افزار در آی بی ام کار کرده است. پس از شرکت محدودیت های AOL، والر در عمر باتری لپ تاپ بیشتر و بیشتر نا امید بود به دست آورد و تصمیم گرفت به برخی از اقدامات.

والر برای اولین بار ایده این است که استفاده از سلول های سوختی هیدروژنی به گسترش زمان کروز باتری، اما آن ثابت می شود نوسانات قابل حمل محصولات الکترونیکی چالش های غیر قابل عبور، او گفت: «اجازه بدهید هیدروژن از طریق امنیتی فرودگاه کاملا دشوار است، پس از آن، توسط آشنایان دانشگاه آکسفورد، والر شنیده ام برخی از پژوهش هیجان انگیز، از جمله خواص مواد شارژ سریع تر مانند خازنهای فوق العاده است. زمانی که باتری برای ذخیره انرژی شیمیایی، اما خازن فوق العاده را می توان در یک میدان الکتریکی قرار می گیرد، درست مانند مجموعه ای استاتیک در یک بادکنک.

مشکل ابرخازن است که آنها یک باتری برای ذخیره انرژی و برق آنقدر به زودی نشت را دوست ندارم. اگر شما اغلب استفاده نمی کنند، تخلیه باتری لیتیوم یون پایدار دو هفته، و فراخازنها تنها می تواند برای چند ساعت داشت. بسیاری از خودی صنعت معتقدند که ترکیبی از خازن فوق العاده و باتری با هم، آن ممکن است سودمند برای تلفن های هوشمند تشنه قدرت و سایر محصولات تکنولوژی مصرف کننده. گیت گفت خازن فوق العاده می تواند مورد استفاده برای ایجاد ترکیبی برق را می توان در یک یا دو دقیقه پر گوشی های موبایل، بلکه به عنوان یک باتری پشتیبان لیتیوم یون، او گفت: "اگر شما می توانید به سرعت شارژ، شما می توانید آن را بر روی سیم پیچ القایی قرار داده است، زمانی که شما شارژ تکان دهنده قهوه '

او اصرار داشت که او می تواند بهتر انجام دهید. در سال 2013، او ZapGo تاسیس، این شرکت در حال توسعه باتری های مبتنی بر کربن، سرعت شارژ و خازن فوق العاده به عنوان سریع است، اما زمان شارژ باتری یون لیتیوم مشابه است. برای نوامبر 2017 کارکنان این شرکت است به 22 نفر افزایش یافته در آزمایشگاه Harwell 卢瑟福德阿 استاپلتون و شارلوت، کارولینای شمالی دفتر مشغول به کار بودند باتری مصرف کننده اول خود خواهد شد در پایان سال استفاده می شود. معرفی محصولات شخص ثالث، از جمله یک دستگاه شروع به پرش از خودرو، و یک زمان شارژ 8-5 ساعت اسکوتر برقی.

والر فیبر کربن قطعه دست یک باتری، یک الکترولیت جامد شود، نه آتش گرفتن دو الکترود یک لایه نازک از آلومینیوم، پوشش داده شده با نانوساختارهای کربنی در بالا، برای افزایش سطح است. والر گفت: "شما می خواهید آن را به مانند هیمالیا است." اگر چه در زیر میکروسکوپ، آن است که بیشتر شبیه به یک خط افق شهرستان طرح فن آوری های کلیدی ZapGo برای بهبود بهره وری و کاهش میزان نشت، به طور عمده با تضمین بدون درز و الکترولیت. خط افق کربن بالا همزمان، فقط به عنوان نوار چسب.

بزرگترین مزیت طول عمر باتری های مبتنی بر کربن است به دلیل ذخیره سازی باتری ZapGo است و بیشتر شبیه یک بادکنک، به جای یک باتری معمولی است. به عنوان والر گفت: "هیچ شیمی، او ادعا کرد که باتری جدید می توانید 100.000 چرخه تخلیه آخرین است، که یک لیتیوم 100 بار یون باتری حتی گوشی را شارژ هر روز، همچنین می توانید به مدت 30 سال استفاده می شود. نسل سوم باتری در حال حاضر ZapGo است به اندازه کافی قوی برای اجرای نقطه از تلفن های هوشمند بوده است، اما با توجه به مواد مورد استفاده را فراهم می کند افزایش ولتاژ مانع والر نیست این باتری انتظار می رود که در سال 2022، است که، 'آیفون در اطراف 15' را به نرم افزار قرار داده است.

این امر مستلزم تغییر زیرساخت های شارژ. بسیاری از بمب گذاری مقصر ارزان شارژر شخص ثالث، اما این شارژر لازم نیست برای جلوگیری از انفجار تجهیزات الکترونیکی برای باتری ZapGo یا خازن فوق العاده بر اساس هر سیستم، شما نیاز به یک مسئول برای انجام این کار مخالف - جمع آوری و ذخیره انرژی از شبکه، و سپس ارسال آن را به تلفن خود را در یک زمان کوتاه است. در آزمایشگاه، تیم والر یک منبع تغذیه اندازه لپ تاپ را ساخته است، اما آنها سخت تلاش می کنند تا آن را کوچکتر و کارآمد تر کنند.

بسیاری از افراد، از جمله سام کوپر موسسه طراحی و مهندسی Dyson، سوال کردند که آیا این شرکتها واقعا میخواهند لوازم جانبی را که مدتها در محصولاتشان به طول می انجامد، کاشته شوند. کوپر گفت: "شرکت تلفن همراه یک انگیزه سود مطلق وجود دارد که این است که تجهیزات قدیمی را در زمان انتشار بعدی متوقف کند. به همین علت، رقابت برای توسعه باتری های بهتر ممکن است در همه وجود نباشد. »والر اذعان دارد که یکی از 30 اختراع ZapGo این روش می تواند عمر باتری را بطور مصنوعی کاهش دهد و از 30 سال دیگر برای جلوگیری از ادامه استفاده استفاده کند. او گفت: "ما این کار را انجام نخواهیم داد، اما اگر مشتری مایل باشد، ما توانایی ارائه آن را داریم."

در مقایسه با تکنولوژی قبلی، فناوری ذخیره انرژی بر پایه کربن یکی دیگر از مزیت های مهم دیگر است: در واقع می تواند به عنوان ساختار خارجی تلفن های همراه مورد استفاده قرار گیرد. Waller یک باتری مناسب برای طراحی تلفن همراه فعلی را طراحی نکرده است، اما برای صفحه نمایش های انعطاف پذیر و آماده سازی برای آینده تجهیزات تاشو. در زیر شبکه 5G، تمام اطلاعات ما از ابر می آید، و عمر باتری مهم تر می شود.

والر در امتداد راهروی باریک دفترش راه می رفت، به سوی آفتاب بعد از ظهر، از طریق سایه منبع نور الماس، یک ساختمان بزرگ حلقه ای که مانند یک سفینه فضایی بیگانه در حومه اکسفوردشیر فرود آمد. محققان با استفاده از پرتوهای شتابی برای مطالعه مواد باتری بالقوه در یک مقیاس میکروسکوپی، کشف کردند که چرا باتری های لیتیوم گوگرد شکست می یابند و مواد جایگزین برای گرفتن آند و کاتد، که تقریبا 30 سال است در این زمینه قرار گرفته اند، استفاده می کنند.

والر تلفن هوشمند خود را در هوا مشت زد و از نقص در باتری های لیتیوم یون استفاده کرد و باعث شد که او و صدها نفر دیگر برای پیوستن به این مسابقه با خطر بالا به منظور بازنویسی این ناقص اما ناقص باتری، او گفت: "ما همه باید راهکارهایی برای مقابله با این وضعیت را توسعه دهیم، این که آیا این یک باتری پشتی یا دو تلفن همراه است، دیوانه است، چیزها نباید چنین باشند."