Mobilni telefoni i Nobel: Kako da vam duže traje baterija

Professor Akira Yoshino, centre Image copyright Ashai Kasei
Natpis na slici Profesor Akira Jošino (u sredini) dobio je 2019. godine Nobelovu nagradu za hemiju

Kad je profesor Akira Jošino razvijao novu baterijsku tehnologiju u svojoj laboratoriji ranih osamdesetih, nije mislio da će ispasti mnogo šta od toga.

„U ono vreme mislili smo da će se uglavnom koristiti u osam-milimetarskim kamerama", smeje se on.

Ali, dobrano je promašio u proceni. Ovih dana nikad niste udaljeni više od metar od litijum-jonskih baterija, budući da one napajaju mobilne telefone i svakakvu drugu elektronsku opremu, od četkica za zube do električnih skutera.

Kao priznanje za taj uspeh, profesoru Jošinu je 2019. dodeljena Nobelova nagrada za hemiju.

Ali uprkos poboljšanjima, čak i najnaprednija litijum-jonska baterija može da pohrani samo delić energije slične težine koju može benzin ili mlazno gorivo.

A to osujećuje ambicije za pravljenje još manjih i lakših uređaja - i ambicioznije projekte kao što je avijacija na električnu energiju.

Čvrst napredak

Baterije moraju da ostvare napredak, priznaje profesor Joširo, ali, na sreću, „postoje mnogi zanimljivi pristupi".

A mislim da „baterija čvrstog stanja obećava", kaže on.

Baterije u čvrstom stanju mogu da pohrane 50 odsto više energije od litijum-jonskih, kaže Daglas Kembel, izvršni direktor Solid Pauera, ogranka Univerziteta u Koloradu.

One su i stabilnije. Kod litijum-jonske baterije, gel koji se nalazi u njoj, elektrolit, može da se zapali.

Samsung je 2016. godine morao da povuče 2,5 miliona primeraka Galaksi Nouta 7 posle požara koje su izazvale njihove litijum-jonske baterije.

Image copyright Reuters
Natpis na slici Lithium-ion batteries in the Galaxy Note 7 were prone to overheating

Baterije u čvrstom stanju zamenjuju taj gel manje zapaljivim čvrstim polimerima ili keramikom.

Ali baterije koje razvija Kembelova kompanija i dalje zahtevaju litijum u metalnom obliku i to je problem zato što je on suviše čvrst metal za rad.

Drugi problem je što se litijumski metal još ne proizvodi na industrijskom nivou, tako da bi moglo da predstavlja problem nabaviti ga u dovoljnim količinama, prema Kembelovim rečima.

Ali uprkos tim brigama, kad su baterije čvrstog stanja u pitanju, „došlo je do proboja u osnovnom istraživanju, a napreduje se i sa tehnikama istraživanja i razvoja za masovnu proizvodnju", kaže profesor Jošino.

On smatra da bi moglo da potraje još desetak godina pre nego što čvrste baterije počnu da se takmiče sa litijum-jonskim u pogledu cene.

Bacili oko na premiju

Glavna premija na tržištu jesu baterije za električne automobile.

Broj električnih vozila na čitavom svetu dostići će 125 miliona do 2030. godine, predviđa Međunarodna energetska agencija.

Baterijsku inovaciju „poprilično pokreće ono što se dešava na tržištu električnih vozila", kaže Rori Makarti, analitičar iz kompanije za istraživanje energije Vud Makenzi.

Makarti kaže da se pravi izazov za tehnologije čvrstog stanja i druge nove tehnologije ogleda u pariranju litijum-jonskim pogonima, koji postaju sve veći i veći, što njihove baterije čini sve jeftinijim.

Novoj fabrici baterija potrebno je pet godina da postigne pun kapacitet proizvodnje, a 10 godina da povrati svoj novac, dodaje on.

Vatima ispred

Litijum-jonska tehnologija sama po sebi nije ćorsokak. „Učimo neke nove principe koji nam ranije nisu padali na pamet", kaže profesor Jošino.

To podrazumeva kretanje litijum-jona unutar baterija. „Mislili smo da smo to razumeli", dodaje on.

Ali naučnici sada moraju da preispitaju svoje prethodno shvatanje, budući da ono „nije to što smo očekivali".

„Jeste, ide se dalje i dalje, i nikad se ne završava", smeje se on.

Image copyright Sila
Natpis na slici Sila Nanotehnolodžiz radi na poboljšanju litijum-jonskih baterija

Džin Berdičevski kaže da samo litijum-jonske baterije mogu da izvrše „značajan" uticaj na baterije u bliskoj budućnosti, kao i da podstaknu masovnu upotrebu električnih vozila.

Njegova kalifornijska kompanija Sila Nanotehnolodžiz razvija litijum-jonske baterije koje potencijalno mogu da dovedu do 40 odsto poboljšanja u gustini energije.

Oni to postižu zamenom grafitnih anoda (deo baterije na kom ulazi električna struja) silikonom.

„Potrebni su nam neprekinuto investiranje i inovacija u litijum-jonske baterije", kaže on.

Električna avijacija?

Image copyright Eviation
Natpis na slici Evijejšnov električni vazduhoplov sa devet sedišta nalazi se među pionirima električne avijacije

Bolja gustina baterija mogla da bi napravi veliku razliku u našem načinu života.

Avioni svake godine ispuštaju u atmosferu 500 miliona tona uljen dioksida.

Ali sa boljim baterijama, letelice bi mogle da koriste čistiju energiju, a ta revolucija je već u toku.

Na ovogodišnjem sajmu vazduhoplovstva u Parizu, predstavljen je funkcionalni potpuno električni komercijalni vazduhoplov, koji je napravio izraelski start-ap Evijejšn.

Američka regionalna avio kompanija Kejp Er naručila je dvocifren broj letilica. Za to vreme, kanadski Harbor Er u martu je saopštio da planira da postane prva avio kompanija na svetu samo sa električnim letilicama.

Sa 30 odsto letova koji su dužine ispod 500 kilometara, letove kratkog dometa trebalo bi da bude lako elektrifikovati, kaže losanđeleski startap Rajt Elektrik.

A mnogo gušće baterije mogle bi da elektrifikuju i velike kamione koji se danas oslanjaju na fosilna goriva.

Image copyright Curt Oswalt
Natpis na slici Curt Oswalt's wheelchair depends on batteries

U međuvremenu, nekim ljudima bi bolje baterije mogle značajno da izmene živote.

„Imam stolicu sa šest točkova za saobraćaj van puteva", kaže Kurt Osvalt, bivši vazduhoplovni prevodilac koji posle povrede pretrpljene 2002. godine koristi invalidska kolica na baterije.

„Moje baterije počele su prvi put da zakazuju pre oko dve godine", kaže on.

Jedne noći, ne mogavši da spava, pošao je u 01:00 sat u vožnju po teksaškom seoskom krajoliku u svom kraju.

„Moj pokazatelj stanja baterije pao je sa očitavanja od tri četvrtine punoće do potpuno prazne, za manje od tri sekunde", kaže on.

Zaglavljen, morao je da čeka pod uličnom svetiljkom do 04:30, kad ga je pronašao lokalni šerif i pomogao mu da stigne do kuće.

Jedna skorija baterijska omaška onemogućila ga je da bez pomoći izađe iz kuće devet dana.

„Tako da, da", kaže on, „unapred se radujem boljim baterijama!"

Pratite nas na Fejsbuku i Tviteru. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk

Više o ovoj priči