Učinkovitost baterij: na pragu revolucionarnega napredka

Japonsko podjetje TDK napoveduje velik napredek na področju razvoja materialov, ki se uporabljajo v majhnih polprevodniških baterijah. Applov največji dobavitelj baterij obljublja velike izboljšave učinkovitosti delovanja baterij pametnih ur, brezžičnih slušalk in ostalih naprav.

Nov material zagotavlja energijsko gostoto – količino, ki jo je mogoče stisniti v določen prostor – 1000 vatnih ur na liter, kar je približno 100-krat več od trenutne TDK baterije. Odkar je TDK leta 2020 prvič predstavil dotične baterije, so konkurenti napredovali in razvili majhne polprevodniške baterije, ki ponujajo 50 Wh/l, medtem ko majhne gumbne baterije za ponovno polnjenje, ki uporabljajo tradicionalne tekoče elektrolite, glede na podatke TDK-ja ponujajo približno 400 Wh/l.

“Verjamemo, da lahko naš novi material za polprevodniške baterije pomembno prispeva k energetski preobrazbi družbe. Nadaljevali bomo z razvojem v smeri zgodnje komercializacije,” je povedal izvršni direktor TDK Noboru Saito.

Baterije bodo v celoti izdelane iz keramičnega materiala, s trdnim elektrolitom na osnovi oksida in anodami iz litijeve zlitine. Visoka zmogljivost baterije za shranjevanje električnega naboja, so povedali pri TDK, bi omogočila razvoj manjših naprav in daljši čas delovanja, medtem ko oksid ponuja visoko stopnjo stabilnosti in s tem varnosti. Nova tehnologija proizvodnje baterij je zasnovana za uporabo v baterijah manjših velikosti in nadomešča obstoječe gumbne baterije, ki jih najdemo v urah in drugi majhni elektroniki.

Preboj podjetja TDK je najnovejši korak za celotno industrijo, za katero strokovnjaki menijo, da lahko revolucionira shranjevanje energije. Brez izzivov pa ne bo šlo, saj se bodo na poti do množične proizvodnje proizvajalci soočili s številnimi ovirami, zlasti če bodo želeli proizvesti tudi baterije večjih velikosti. Polprevodniške baterije so bolj varne, lažje in potencialno cenejše ter nudijo daljšo zmogljivost in hitrejše polnjenje kot trenutne baterije, ki uporabljajo tekoče elektrolite.

Keramični material, ki ga uporablja TDK, pomeni, da bi bile baterije večjih dimenzij bolj krhke. TDK pravi, da bi bila zaradi tega izziva izdelava baterij za avtomobile ali pametne telefone v bližnji prihodnosti praktično nemogoča.

Kevin Shang, višji raziskovalni analitik pri podjetju Wood Mackenzie, ki se ukvarja s podatki in analitiko, je dejal, da so “neugodne mehanske lastnosti”, pa tudi težave in stroški množične proizvodnje največji izzivi za prehod na uporabo polprevodniških baterij na osnovi oksida v pametnih telefonih.

Strokovnjaki iz industrije so mnenja, da bi lahko bil najpomembnejši primer uporabe polprevodniških baterij v električnih avtomobilih, saj bi s tem omogočili veliko večji doseg. Japonska podjetja si že prizadevajo za komercializacijo tehnologije: Toyota cilja na leto 2027, Nissan leto kasneje, Honda do konca desetletja.

TDK, ki je bil ustanovljen leta 1935 in je v šestdesetih in sedemdesetih letih prejšnjega stoletja postal znana blagovna znamka kasetnih trakov, ima dolgoletne izkušnje na področju baterijskih materialov in tehnologije.

Ima 50- do 60-odstotni svetovni tržni delež pri baterijah majhnih zmogljivosti, ki napajajo pametne telefone, in cilja na vodilni položaj na trgu srednje zmogljivosti, ki vključuje naprave za shranjevanje energije in večjo elektroniko, kot so brezpilotna letala.

Skupina namerava naslednje leto s strankami že testirati vzorce novega prototipa baterij in upa, da bo po tem lahko prešla v fazo množične proizvodnje.