Θαύμασα νωρίτερα αυτή την εβδομάδα με την απίστευτη λεπτότητα των μπαταριών Huawei Mate XT. Αυτό είναι το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο στον κόσμο τριπλό αναδιπλούμενο τηλέφωνο. Ξεκινώντας από σχεδόν 3.000 $, το πτυσσόμενο διαθέτει τρεις εξαιρετικά λεπτές μπαταρίες. Κάθε ένα έχει μέγεθος μόλις 1,9 χιλιοστά, καθώς πρέπει να χωρέσει σε τμήματα που είναι 3,6 χιλιοστά λεπτά στα πιο λεπτά τους σημεία.
Είπα τότε ότι τηλέφωνα όπως το φημολογούμενο εξαιρετικά λεπτό iPhone 17 Air θα μπορούσαν να επωφεληθούν από παρόμοια τεχνολογία μπαταρίας. Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας οποιασδήποτε εξαιρετικά λεπτής συσκευής θα είναι ένα βασικό σημείο πώλησης.
Η τεχνολογία μπαταρίας smartphone μπορεί να γίνει ακόμα καλύτερη χάρη σε μια τεράστια ανακάλυψη από τη Σουηδία. Ερευνητές στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Chalmers έχουν αναπτυχθεί μια τεχνολογία μπαταρίας που θα καθιστούσε δυνατά τα iPhone μεγέθους πιστωτικής κάρτας. Αυτό είναι ένα λεγόμενο σύστημα “αποθήκευσης ενέργειας χωρίς μάζα” που θα διπλασιαστεί ως μέρος του σώματος του τηλεφώνου, αν όχι ολόκληρου του πλαισίου.
Μια πιστωτική κάρτα είναι 0,76 χιλιοστά πάχος, που είναι ακόμη πιο λεπτή από τις μπαταρίες πυριτίου που χρησιμοποιεί η Huawei για το τρίπτυχο ακουστικό. Η κατασκευή μιας τόσο λεπτής συσκευής θα ήταν μια αξιοσημείωτη πρόκληση, είτε iPhone είτε κάτι από τον ανταγωνισμό.
Προς αυτή την κατεύθυνση, όμως, οδεύουμε. Θα λάβουμε πιο λεπτές συσκευές που είναι αρκετά ανθεκτικές και διαθέτουν μεγάλη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Για να φτάσουμε εκεί, χρειαζόμαστε εξαιρετικά λεπτές οθόνες, τσιπ και μπαταρίες. Οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Chalmers μπορεί να έχουν κατάλαβε το τελευταίο.
Δεν δημιούργησαν μπαταρίες που εξυπηρετούν smartphone μεγέθους πιστωτικής κάρτας, καθώς τέτοιες συσκευές δεν υπάρχουν. Αντίθετα, κατάλαβαν πώς να φτιάξουν μια μπαταρία από σύνθετο υλικό ανθρακονημάτων. Αυτό το υλικό είναι τόσο άκαμπτο όσο το αλουμίνιο, επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία του αμαξώματος ενός ηλεκτρικού οχήματος (EV). Το αμάξωμα θα λειτουργούσε επίσης ως μπαταρία του EV.
Ένας τέτοιος σχεδιασμός θα μείωνε σημαντικά το βάρος των αυτοκινήτων, καθώς οι αυτοκινητοβιομηχανίες ενδέχεται να εγκαταλείψουν τις παραδοσιακές μπαταρίες αντί για τις λύσεις Chalmers. Μια εναλλακτική είναι ο συνδυασμός της μπαταρίας πλαισίου από ανθρακονήματα με μια συμβατική μπαταρία EV για να επεκτείνετε την αυτονομία.
«Η επένδυση σε ελαφρά και ενεργειακά αποδοτικά οχήματα είναι αυτονόητο εάν θέλουμε να κάνουμε οικονομία στην ενέργεια και να σκεφτούμε τις μελλοντικές γενιές», δήλωσε ο επικεφαλής της έρευνας Leif Asp. σε δήλωση. «Έχουμε κάνει υπολογισμούς για ηλεκτρικά αυτοκίνητα που δείχνουν ότι θα μπορούσαν να οδηγήσουν έως και 70 τοις εκατό περισσότερο από σήμερα, εάν είχαν ανταγωνιστικές δομικές μπαταρίες».
Οι ερευνητές έχουν εργαστεί σε αυτήν την τεχνολογία για χρόνια. Το 2018, ανέπτυξαν τεχνολογία που δείχνει ότι οι ίνες άνθρακα μπορούν να αποθηκεύσουν ενέργεια. Από τότε, έχουν εργαστεί για την αύξηση της ακαμψίας και της ενεργειακής πυκνότητας του υλικού. Το 2021 έφτασαν τις 24 Wh/kg. Τρία χρόνια αργότερα, είναι έως και 30 Wh/kg. Εξακολουθεί να μην είναι ακριβώς αυτό που χρειάζονται τα EV, αλλά εάν η μπαταρία είναι μέρος του πλαισίου του αυτοκινήτου, το βάρος του οχήματος θα μειωνόταν σημαντικά.
Όσον αφορά την ανθεκτικότητα, η δομική κυψέλη της μπαταρίας αυξήθηκε από 25GPa σε 70GPa, γεγονός που καθιστά τις ίνες άνθρακα συγκρίσιμες με το αλουμίνιο.
Λοιπόν, από πού προέρχεται η ιδέα για smartphone με πιστωτική κάρτα; Οι ίδιοι ερευνητές το βρήκαν.
«Μπορεί κανείς να φανταστεί ότι τα κινητά τηλέφωνα ή φορητοί υπολογιστές με λεπτό βάρος πιστωτικής κάρτας που ζυγίζουν το μισό όσο σήμερα, είναι τα πιο κοντινά χρονικά», είπε ο Asp. «Θα μπορούσε επίσης να είναι ότι εξαρτήματα όπως τα ηλεκτρονικά σε αυτοκίνητα ή αεροπλάνα τροφοδοτούνται από δομικές μπαταρίες. Θα απαιτηθούν μεγάλες επενδύσεις για την κάλυψη των απαιτητικών ενεργειακών αναγκών του κλάδου των μεταφορών, αλλά εδώ είναι επίσης όπου η τεχνολογία θα μπορούσε να κάνει τη μεγαλύτερη διαφορά».
Όσο για το πώς λειτουργεί η μπαταρία, οι επιστήμονες του Chalmers μετέτρεψαν το υλικό από ανθρακονήματα τόσο στο θετικό όσο και στο αρνητικό ηλεκτρόδιο της μπαταρίας. Κατάφεραν να αφαιρέσουν την ανάγκη για χαλκό και αλουμίνιο ως συλλέκτες ρεύματος στην μπαταρία. Αφαίρεσαν επίσης μέταλλα σύγκρουσης όπως το κοβάλτιο και το μαγγάνιο από το ηλεκτρόδιο.
Ένας ημι-στερεός ηλεκτρολύτης μεταφέρει τα ιόντα λιθίου στην μπαταρία από ανθρακονήματα αντί για μια υγρή. Αυτό είναι όπου η ομάδα λέει ότι χρειάζεται περισσότερη έρευνα για την απόκτηση υψηλότερης ισχύος. Ωστόσο, ο σχεδιασμός αυξάνει την ασφάλεια στην κυψέλη της μπαταρίας, μειώνοντας τον κίνδυνο πυρκαγιάς.
Πίσω στην ιδέα ενός iPhone μεγέθους πιστωτικής κάρτας, μια τέτοια τεχνολογία θα μπορούσε να επιτρέψει σε μια εταιρεία όπως η Apple να μετατρέψει το πλαίσιο του iPhone, αν όχι ολόκληρο το σώμα, σε μπαταρία από ανθρακονήματα. Το υλικό θα πρόσθετε ακαμψία στο τηλέφωνο παρέχοντας ταυτόχρονα ενέργεια. Στο μπροστινό μέρος, θα υπάρχει ένα εξαιρετικά λεπτό πάνελ OLED παρόμοιο με αυτό που χρησιμοποιεί το M4 iPad Pro. Μια τέτοια τεχνολογία θα μπορούσε να διευκολύνει την αντικατάσταση της μπαταρίας.
Για να επιτύχει τέτοια iPhone, η Apple θα χρειαστεί επίσης να μικρογραφήσει άλλα στοιχεία μέσα στο iPhone χωρίς να επηρεάσει την απόδοση και την εμπειρία χρήστη. Τα μέρη της κάμερας που εμπλέκονται στον έλεγχο ταυτότητας Face ID, τα ηχεία, οι μηχανές Taptic και άλλα εξαρτήματα θα πρέπει να γίνουν σημαντικά πιο λεπτά. Η μονάδα της πίσω κάμερας θα πρέπει επίσης να συρρικνωθεί σημαντικά.
Εν τω μεταξύ, η ομάδα Chalmers θέλει να εμπορευματοποιήσει την τεχνολογία μπαταριών χωρίς μάζα. Δημιούργησαν μια startup που ονομάζεται Sinonus στη Σουηδία. Η πιο πρόσφατη έρευνά τους δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Προηγμένα Υλικά.
VIA: bgr.com
