Riesige Gewinne im Store für Unternehmen, die einen großen Sprung in der Batterietechnologie machen kann

Die Probleme der Speicherung und Durchführung Energie für unsere Gadgets und Häuser beweisen schwierig zu lösen. Aber ein Durchbruch ist bitter nötig.

Von den Telefonen in unsere Taschen zu den Autos auf unseren Straßen braucht fast alles, was mit einer elektrischen Schaltung eine Batterie. Aber während der Rest der Industrie in den vergangenen Jahrzehnten große Sprünge gemacht hat, haben die Batterien nicht.

Die Mängel der Batterien sind derzeit eines der größten Engpässe im Verkehr, Energie und Infrastruktur. Unsere Anforderungen an die Stromversorgung sind immer größer werdende, aber unsere Fähigkeit, transportieren oder Lagern macht ist begrenzt. Smartphones kaum einen Tag dauern, Elektrofahrzeuge haben viel kürzere Reichweiten als Benzin oder Diesel-Pkw und Speicherung von Energie aus Quellen wie Sonnenkollektoren ist schwierig.

Ein Durchbruch in der Energiespeicher ist bitter nötig, und viele Unternehmen, darunter einige der Öl-Riesen sind daran zu arbeiten. Gibt es einen potenziell lukrativer Markt für diejenigen, die Erfolg haben, aber die Beschränkungen durch die Chemie des Akkus haben erwies sich als schwierig zu überwinden.

Das größte Problem ist die Energiedichte – wie viel Energie in einer bestimmten Größe und Gewicht gespeichert werden kann. Lithium-Ionen-Batterien, zuerst im Jahre 1991 eingeführt und verwendet in Handys, Autos und andere wiederaufladbare Geräte speichern zwischen 150 und 250 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg). Um zu setzen, dass in der Perspektive, ein Kühlschrank nutzt rund 1.600 Wh pro Tag, und Benzin über 13.000 Wh/kg – oder mehr als 50 Mal die Energie speichert sogar die besten Lithium-Ionen-Batterien.

Es gibt Batterie-Chemikalien, die anderen Metallen oder Elemente wie Schwefel oder Silizium verwendet, aber Forscher haben gekämpft, um die Energiedichte erhöhen und strenge Sicherheitsanforderungen erfüllen.

"Je mehr Energie Sie in einen Kasten, desto gefährlicher wird es sein," sagt Billy Wu von der Dyson Design Ingenieurschule am Imperial College London. "Sicherheit ist der Schlüssel und Thermomanagement ist von entscheidender Bedeutung." Wenn eine Batterie über 80 C erwärmt, beginnen die Komponenten zu zerlegen. Das ist, wenn sie explodieren kann. "

Das ist nicht die Art der Explosion sind Hersteller nach. Die Batteriemarkt wird voraussichtlich Wert $120 im Jahr 2019 nach Branche Marktforschungsunternehmen Freedonia Group, und Staubsauger Firma Dyson vor kurzem trat elektrische Autobauer Tesla, Korea Samsung und Panasonic Japan IBM investiert massiv in Batterieforschung.

Teslas Elektro-Autos haben ein beanspruchten Bereich von 200-300 Meilen pro Ladung, und das Unternehmen vor kurzem trat die Heimat Batteriemarkt. Arbeiten mit Panasonic, investiert es $5bn in was die "Gigafactory" genannt wird. Batterien wird in großem Maßstab entscheidend für Elektroautos in den Massenmarkt zu schieben wird. Derzeit macht die Batterie etwa 20 % des Preises für einen Tesla Model S, die von £58.300 kostet.

Viele halten eine Reichweite von 500 Meilen entscheidend – die Entfernung ein durchschnittlichen Benzin oder Diesel Autos kann mit einer einzigen Tankfüllung Reisen. Seit 2009 arbeitet IBM Akku 500 Projekt an Lithium-Luft-Batterien, die das Potenzial haben, ähnliche Energiedichten auf Benzin zu erreichen. Aber so weit ist ein kommerzielles Produkt unzugänglich geblieben.

"Eine Menge Leute reden über Metall Luftsysteme, die am Horizont, aber 20 Jahre davon entfernt jede Kommerzialisierung,", sagt Wu.

Dysons jüngste 1 Mrd. £ Investition in Batterie-Technologie hat ein Licht auf einen viel versprechenden Forschungsgebiet glänzte. Im Oktober letzten Jahres erwarb das britische Unternehmen University of Michigan Spin-off Sakti3, die Solid-State-Batterien mit zweimal die Energiedichte von Lithium-Ionen-Versionen entwickelt. Sie verwenden ein solides Polymer, anstatt die Elektrolyt-Paste, und potenziell sowie Zeiten Angebot schneller zu laden.

Über Consumer-Anwendungen hat viel Forschung auf Energieversorgung konzentriert. "Das Problem mit erneuerbaren Energiequellen wie solar und Wind ist, dass sie zeitweise, und manchmal produzieren zu viel macht, die deponiert werden können, um das Raster eine Überlastung zu vermeiden," sagt Wu.

Diese Energie in Batterien zu speichern würde sogar Versorgung helfen. Aber gerade jetzt, dass die Art der Lagerung, wird es in großen Batteriebänke oder zu Hause, in der gleichen Weise wie in der Unterhaltungselektronik begrenzt. Alle kommerziellen Batterie, was Unternehmen tun können ist zu versuchen, aktuelle Lithium-Ionen-Zellen optimal zu nutzen. Ein großer Sprung in der Batterietechnologie kommt – aber nicht ganz noch.