Denna sida har översatts med AI och maskininlärning.

(Pocket-lint) - Medan smartphones, smarta hem och till och med smarta bärbara enheter växer allt mer avancerade, är de fortfarande begränsade av kraft. Batteriet har inte avancerat på decennier. Men vi är på väg mot en maktrevolution.

Stora teknik- och bilföretag är alltför medvetna om begränsningarna med litiumjonbatterier. Medan marker och operativsystem blir mer effektiva för att spara energi tittar vi fortfarande bara på en dag eller två på en smartphone innan vi måste ladda.

Det kan ta en stund innan vi får en veckas liv ur våra telefoner, men utvecklingen går bra. Vi har samlat alla de bästa batterifynden som kan vara med oss snart, från överladdning till supersnabb 30 sekunders omladdning. Förhoppningsvis kommer du snart att se den här tekniken i dina prylar.

Marcus Folino/Chalmers University of Technology

Strukturella batterier kan leda till superlätta elbilar

Forskning vidChalmers tekniska högskola har tittat på att använda batteriet inte bara för ström utan också som en strukturell komponent i många år. Fördelen med detta är att en produkt kan minska strukturella komponenter eftersom batteriet innehåller styrkan att utföra dessa jobb. Med kolfiber som negativ elektrod medan det positiva är ett litiumjärnfosfat, har det senaste batteriet en styvhet på 25GPa, även om det fortfarande finns något kvar att öka energikapaciteten.

NAWA Technologies

Vertikalt inriktad kolnanorörelektrod

NAWA Technologies har designat och patenterat en ultra snabb kolelektrod, som sägs är en spelväxlare på batterimarknaden. Den använder en vertikalt inriktad kolnanorör (VACNT) -design och NAWA säger att den kan öka batterikraften tio gånger, öka energilagringen med en faktor tre och öka batteriets livscykel fem gånger. Företaget ser elbilar som den främsta mottagaren, vilket minskar koldioxidavtrycket och kostnaden för batteriproduktion, samtidigt som prestanda förbättras. NAWA säger att räckvidden på 1000 km kan bli normen, med laddningstiderna minskade till 5 minuter för att komma till 80 procent. Tekniken skulle kunna vara i produktion redan 2023.

Ett koboltfritt litiumjonbatteri

Forskare vid University of Texas har utvecklat ett litiumjonbatteri som inte använder kobolt för sin katod. Istället bytte det till en hög andel nickel (89 procent) med mangan och aluminium för de andra ingredienserna. "Kobolt är den minst förekommande och dyraste komponenten i batterikatoder", säger professor Arumugam Manthiram, Walker Department of Mechanical Engineering och chef för Texas Materials Institute. "Och vi eliminerar det helt." Teamet säger att de har övervunnit vanliga problem med den här lösningen, vilket säkerställer god batteritid och en jämn fördelning av joner.

SVOLT presenterar koboltfria batterier för elbilar

Även om de utsläppsminskande egenskaperna hos elektriska fordon är allmänt accepterade, finns det fortfarande kontroverser kring batterierna, särskilt användningen av metaller som kobolt. SVOLT, baserat i Changzhou, Kina, har meddelat att de har tillverkat koboltfria batterier designade för EV-marknaden. Förutom att minska de sällsynta jordartsmetallerna hävdar företaget att de har en högre energitäthet, vilket kan leda till räckvidd på upp till 800 km (500 miles) för elbilar, samtidigt som batteriets livslängd förlängs och säkerheten ökar. Exakt var vi ser dessa batterier vet vi inte, men företaget har bekräftat att det arbetar med en stor europeisk tillverkare.

Timo Ikonen, University of Eastern Finland

Ett steg närmare kiselanod-litiumjonbatterier

För att lösa problemet med instabilt kisel i litiumjonbatterier har forskare vid Östra Finlands universitet utvecklat en metod för att producera en hybridanod med mesoporösa kiselmikropartiklar och kolnanorör. I slutändan är målet att ersätta grafit som anod i batterier och använda kisel, som har tio gånger kapaciteten. Genom att använda detta hybridmaterial förbättras batteriets prestanda, medan kiselmaterialet produceras hållbart av kornskalaska.

Monash University

Litium-svavelbatterier kan överträffa Li-Ion, har lägre miljöpåverkan

Monash University- forskare har utvecklat ett litium-svavelbatteri som kan driva en smartphone i 5 dagar och överträffa litiumjon. Forskarna har tillverkat detta batteri, har patent och tillverkarnas intresse. Gruppen har finansiering för vidare forskning 2020 och säger att fortsatt forskning om bilar och nätanvändning kommer att fortsätta.

Den nya batteritekniken sägs ha en lägre miljöpåverkan än litiumjon och lägre tillverkningskostnader, samtidigt som den erbjuder potential att driva ett fordon i 1000 km (620 miles) eller en smartphone i 5 dagar.

IBMs batteri kommer från havsvatten och klarar litiumjon

IBM Research rapporterar att man har upptäckt en ny batterikemi som är fri från tungmetaller som nickel och kobolt och potentiellt kan utföra litiumjon. IBM Research säger att denna kemi aldrig har använts i kombination i ett batteri tidigare och att materialen kan extraheras från havsvatten.

Batteriets prestanda är lovande, med IBM Research som säger att det kan utföra litiumjon inom ett antal olika områden - det är billigare att tillverka, det kan ladda snabbare än litiumjon och kan packa i både högre effekt och energi densiteter. Allt detta finns i ett batteri med låg antändlighet för elektrolyterna.

IBM Research påpekar att dessa fördelar kommer att göra dess nya batteriteknik lämplig för elfordon, och de arbetar bland annat med Mercedes-Benz för att utveckla denna teknik till ett livskraftigt kommersiellt batteri.

Panasonic

Panasonic batterihanteringssystem

Medan litiumjonbatterier finns överallt och växer i användningsfall är det svårt att hantera dessa batterier, inklusive att bestämma när dessa batterier har nått slutet av sin livslängd. Panasonic, som arbetar med professor Masahiro Fukui från Ritsumeikan University, har kommit med en ny batterihanteringsteknik som gör det mycket enklare att övervaka batterier och bestämma restvärdet av litiumjon i dem.

Panasonic säger att dess nya teknik lätt kan användas med en förändring av batterihanteringssystemet, vilket gör det lättare att övervaka och utvärdera batterier med flera staplade celler, den typ av saker du kan hitta i en elbil. Panasonic att detta system kommer att hjälpa drivkraften mot hållbarhet genom att bättre kunna hantera återanvändning och återvinning av litiumjonbatterier.

Asymmetrisk temperaturmodulering

Forskning har visat en laddningsmetod som tar oss ett steg närmare extrem snabbladdning - XFC - som syftar till att leverera 200 miles elbil på cirka 10 minuter med 400 kW laddning. Ett av problemen med laddning är Li-plätering i batterier, så den asymmetriska temperaturmoduleringsmetoden laddas vid en högre temperatur för att minska plätering, men begränsar det till 10 minuters cykler, vilket undviker tillväxt av fast elektrolytinterfas, vilket kan minska batteritiden. Metoden rapporteras minska batteriets nedbrytning samtidigt som XFC-laddning tillåts.

Pocket-lint

Sandbatteri ger tre gånger mer batteritid

Denna alternativa typ av litiumjonbatteri använder kisel för att uppnå tre gånger bättre prestanda än nuvarande grafit-litiumjonbatterier. Batteriet är fortfarande litiumjon som det som finns i din smartphone, men det använder kisel istället för grafit i anoderna.

Forskare vid University of California Riverside har fokuserat på nano-kisel ett tag, men det har förnedrats för snabbt och är svårt att producera i stora mängder. Genom att använda sand kan den renas, pulveriseras och sedan mals med salt och magnesium innan den värms upp för att avlägsna syre vilket resulterar i rent kisel. Detta är poröst och tredimensionellt vilket hjälper till med prestanda och eventuellt batteriets livslängd. Vi tog ursprungligen den här forskningen 2014 och nu kommer den att genomföras.

Silanano är en batteriteknisk start som tar denna teknik på marknaden och har sett stora investeringar från företag som Daimler och BMW. Företaget säger att dess lösning kan släppas till befintlig tillverkning av litiumjonbatterier, så det är inställt för skalbar distribution, och lovar 20 procent batteriprestanda nu eller 40 procent inom en snar framtid.

Fångar energi från Wi-Fi

Medan trådlös induktiv laddning är vanligt är det fortfarande en utmaning att kunna fånga energi från Wi-Fi eller andra elektromagnetiska vågor. Ett forskargrupp har emellertid utvecklat en rectenna (radiovågskördeantenn) som bara är flera atomer som tänker, vilket gör den oerhört flexibel.

Tanken är att enheter kan integrera denna molybden disulfidbaserade rektenna så att växelström kan skördas från Wi-Fi i luften och konverteras till DC, antingen för att ladda ett batteri eller driva en enhet direkt. Det kan se medicinska piller utan behov av ett internt batteri (säkrare för patienten) eller mobila enheter som inte behöver anslutas till en strömförsörjning för att ladda.

Energi skördad från enhetens ägare

Du kan vara källan till din nästa enhet om forskning om TENGs kommer att realiseras . En TENG - eller triboelektrisk nanogenerator - är en kraftupptagningsteknik som fångar upp den elektriska strömmen som genereras genom kontakt mellan två material.

Ett forskargrupp vid Surreys Advanced Technology Institute och University of Surrey har gett en inblick i hur denna teknik kan sättas på plats för att driva saker som bärbara enheter. Medan vi är på väg att se det i aktion, bör forskningen ge designers de verktyg de behöver för att effektivt förstå och optimera framtida TENG-implementering.

Guld nanotrådsbatterier

Fantastiska sinnen över vid University of California Irvine har knäckt nanotrådsbatterier som tål mycket laddning. Resultatet kan bli framtida batterier som inte dör.

Nanotrådar, tusen gånger tunnare än ett mänskligt hår, utgör en stor möjlighet för framtida batterier. Men de har alltid gått sönder när de laddas. Denna upptäckt använder guld nanotrådar i en gelelektrolyt för att undvika det. I själva verket testades dessa batterier som laddades över 200 000 gånger på tre månader och visade ingen nedbrytning alls.

Halvledarlitiumjon

Solid state-batterier erbjuder traditionellt stabilitet men på bekostnad av elektrolytöverföringar. En artikel publicerad av Toyota-forskare skriver om sina tester av ett halvledarbatteri som använder sulfid superjoniska ledare. Allt detta innebär ett överlägset batteri.

Resultatet är ett batteri som kan fungera på superkondensatornivåer för att helt ladda eller urladdas på bara sju minuter - vilket gör det perfekt för bilar. Eftersom det är solid state betyder det också att det är mycket stabilare och säkrare än nuvarande batterier. Solid-state-enheten ska också kunna arbeta så lite som minus 30 grader Celsius och upp till hundra.

Elektrolytmaterialet utgör fortfarande utmaningar så förvänta dig inte att se dessa i bilar snart, men det är ett steg i rätt riktning mot säkrare, snabbare laddande batterier.

Grabat grafenbatterier

Grafenbatterier har potential att bli ett av de mest överlägsna som finns tillgängliga. Grabat har utvecklat grafenbatterier som kan erbjuda elbilar en räckvidd på upp till 500 miles mot en laddning.

Graphenano , företaget bakom utvecklingen, säger att batterierna kan laddas helt på bara några minuter och kan laddas och urladdas 33 gånger snabbare än litiumjon. Urladdning är också avgörande för saker som bilar som vill ha stora mängder kraft för att snabbt kunna dra sig ur.

Det finns inget ord om om Grabat-batterier för närvarande används i några produkter, men företaget har batterier tillgängliga för bilar, drönare, cyklar och till och med hemmet.

Lasertillverkade mikro-superkondensatorer

Rice Univeristy

Forskare vid Rice University har gjort ett genombrott inom mikro-superkondensatorer. För närvarande är de dyra att tillverka men använder lasrar som snart kan förändras.

Genom att använda lasrar för att bränna elektrodmönster i ark av plasttillverkningskostnader och ansträngning minskar massivt. Resultatet är ett batteri som kan ladda 50 gånger snabbare än nuvarande batterier och urladdas ännu långsammare än nuvarande superkondensatorer. De är till och med tuffa, kan arbeta efter att ha böjt sig 10 000 gånger vid testning.

Skumbatterier

Prieto tror att framtiden för batterier är 3D. Företaget har lyckats knäcka detta med sitt batteri som använder ett kopparskumunderlag.

Det betyder att dessa batterier inte bara kommer att vara säkrare tack vare ingen brandfarlig elektrolyt, men de kommer också att ha längre livslängd, snabbare laddning, fem gånger högre densitet, vara billigare att göra och vara mindre än nuvarande erbjudanden.

Prieto syftar till att placera sina batterier i små saker först, som bärbara. Men det står att batterierna kan uppskalas så att vi kan se dem i telefoner och kanske till och med i bilar i framtiden.

Carphone Warehouse

Fällbart batteri är papperslikt men tufft

Jenax J.Flex-batteriet har utvecklats för att möjliggöra böjbara prylar. Det pappersliknande batteriet kan vikas och är vattentätt vilket innebär att det kan integreras i kläder och bärbara material.

Batteriet har redan skapats och har till och med varit säkerhetstestat, inklusive att fällas över 200 000 gånger utan att förlora prestanda.

Nick Bilton/The New York Times

uBeam över luft laddning

uBeam använder ultraljud för att överföra elektricitet. Kraft förvandlas till ljudvågor, som inte hörs för människor och djur, som överförs och sedan omvandlas till makten när de når enheten.

UBeam-konceptet snubblade över av den 25-åriga astrobiologikandidaten Meredith Perry. Hon startade företaget som gör det möjligt att ladda prylar över luften med en 5 mm tjock tallrik. Dessa sändare kan fästas på väggar eller göras till dekorativ konst för att stråla ström till smartphones och bärbara datorer. Prylarna behöver bara en tunn mottagare för att ta emot avgiften.

StoreDot

StoreDot laddar mobiler på 30 sekunder

StoreDot , ett start-up född från nanoteknologiska avdelningen vid Tel Aviv University, har utvecklat StoreDot-laddaren. Det fungerar med nuvarande smartphones och använder biologiska halvledare tillverkade av naturligt förekommande organiska föreningar som kallas peptider - korta kedjor av aminosyror - som är byggstenarna i proteiner.

Resultatet är en laddare som kan ladda smartphones på 60 sekunder. Batteriet består av "icke-brandfarliga organiska föreningar inneslutna i en flerskikts säkerhetsskyddande struktur som förhindrar överspänning och uppvärmning", så det bör inte vara några problem med att det exploderar.

Företaget har också avslöjat planer på att bygga ett batteri för elfordon som laddas på fem minuter och erbjuder ett intervall på 300 miles.

Det finns inget ord om när StoreDot-batterier kommer att finnas tillgängliga i global skala - vi förväntade oss att de skulle komma 2017 - men när de gör det förväntar vi oss att de blir otroligt populära.

Pocket-lint

Transparent solladdare

Alcatel har dämpat en mobiltelefon med en transparent solpanel över skärmen som låter användare ladda sin telefon genom att helt enkelt placera den i solen.

Även om det inte troligtvis kommer att finnas kommersiellt tillgängligt under en längre tid, hoppas företaget att det kommer att gå något för att lösa de dagliga problemen att aldrig ha tillräckligt med batteriström. Telefonen fungerar med direkt solljus och vanliga lampor, på samma sätt som vanliga solpaneler.

Phienergy

Aluminium-luftbatteri ger 1100 mil på en laddning

En bil har lyckats köra 1100 mil på en enda batteriladdning . Hemligheten med det här superområdet är en typ av batteriteknik som kallas aluminiumluft som använder syre från luften för att fylla katoden. Detta gör det mycket lättare än vätskefyllda litiumjonbatterier för att ge bilen ett mycket större räckvidd.

Bristol Robotics Laboratory

Urindrivna batterier

Bill Gates Foundation finansierar vidare forskning av Bristol Robotic Laboratory som upptäckte batterier som kan drivas med urin . Det är tillräckligt effektivt för att ladda en smartphone som forskarna redan har visat. Men hur fungerar det?

Med hjälp av en mikrobiell bränslecell tar mikroorganismer urinen, bryter ner den och matar ut elektricitet.

Ljuddriven

Forskare i Storbritannien har byggt en telefon som kan ladda med hjälp av omgivande ljud i atmosfären runt den.

Smarttelefonen byggdes med en princip som kallas piezoelektrisk effekt. Nanogeneratorer skapades som skördar omgivningsbuller och omvandlar det till elektrisk ström.

Nanoroderna svarar till och med på den mänskliga rösten, vilket betyder att chattiga mobilanvändare faktiskt kan driva sin egen telefon medan de pratar.

Tjugo gånger snabbare laddning, Ryden dubbelkolbatteri

Power Japan Plus har redan meddelat denna nya batteriteknik som heter Ryden dual carbon . Det kommer inte bara att hålla längre och laddas snabbare än litium utan det kan tillverkas med samma fabriker där litiumbatterier är byggda.

Batterierna använder kolmaterial som betyder att de är mer hållbara och miljövänliga än nuvarande alternativ. Det betyder också att batterierna laddas tjugo gånger snabbare än litiumjon. De kommer också att vara mer hållbara, med förmågan att hålla upp till 3000 laddningscykler, plus att de är säkrare med lägre risk för brand eller explosion.

Natriumjonbatterier

Forskare i Japan arbetar med nya typer av batterier som inte behöver litium som ditt smartphone-batteri. Dessa nya batterier kommer att använda natrium, ett av de vanligaste materialen på planeten snarare än sällsynt litium - och de blir upp till sju gånger effektivare än konventionella batterier.

Forskning på natriumjonbatterier har pågått sedan åttiotalet i ett försök att hitta ett billigare alternativ till litium. Genom att använda salt, det sjätte vanligaste elementet på planeten, kan batterier göras mycket billigare. Kommersialisering av batterierna förväntas börja för smartphones, bilar och mer de närmaste fem till tio åren.

Upp

Upp väte bränslecelladdare

Upp väte bränslecells bärbara laddare är tillgänglig nu. Den använder väte för att driva din telefon och hålla dig borta från kullen och förbli miljövänlig.

En vätecell ger fem fulla laddningar av en mobiltelefon (25Wh kapacitet per cell). Och den enda biprodukten som produceras är vattenånga. Ett USB-typ A-uttag innebär att det laddar de flesta USB-enheter med en 5V, 5W, 1000mA-utgång.

Batterier med inbyggd brandsläckare

Det är inte ovanligt att litiumjonbatterier överhettas, antänds och eventuellt till och med exploderar. Batteriet i Samsung Galaxy Note 7 är ett utmärkt exempel. Forskare vid Stanford University har kommit med litiumjonbatterier med inbyggda brandsläckare.

Batteriet har en komponent som kallas trifenylfosfat, som vanligtvis används som ett flamskyddsmedel i elektroniken, tillsatt till plastfibrerna för att hålla de positiva och negativa elektroderna isär. Om batteriets temperatur stiger över 150 grader C smälter plastfibrerna och trifenylfosfatkemikalien frigörs. Forskning visar att den här nya metoden kan hindra batterier från att ta eld på 0,4 sekunder.

Mike Zimmerman

Batterier som är säkra från explosion

Litiumjonbatterier har ett relativt flyktigt flytande elektrolytporöst materialskikt inklämt mellan anod- och katodskikten. Mike Zimmerman, forskare vid Tufts University i Massachusetts, har utvecklat ett batteri som har dubbelt så stor kapacitet som litiumjon , men utan de inneboende farorna.

Zimmermans batteri är otroligt tunt, lite tjockare än två kreditkort och byter ut elektrolytvätskan med en plastfilm som har liknande egenskaper. Den tål att bli genomborrad, strimlad och kan utsättas för värme eftersom den inte är brandfarlig. Det finns fortfarande mycket forskning att göra innan tekniken kan göra det på marknaden, men det är bra att veta att säkrare alternativ finns där.

Flytande batterier

Harvard-forskare har utvecklat ett batteri som lagrar sin energi i organiska molekyler upplösta i neutralt pH-vatten. Forskarna säger att den här nya metoden kommer att låta Flow-batteriet hålla en utomordentligt lång tid jämfört med de nuvarande litiumjonbatterierna.

Det är osannolikt att vi kommer att se tekniken i smartphones och liknande, eftersom den flytande lösningen som är förknippad med Flow-batterier lagras i stora tankar, desto större desto bättre. Man tror att de kan vara ett perfekt sätt att lagra energi som skapas av förnybara energilösningar som vind och sol.

Faktum är att forskning från Stanford University har använt flytande metall i ett flödesbatteri med potentiellt bra resultat och hävdat att dubbla spänningen hos konventionella flödesbatterier. Teamet har föreslagit att detta kan vara ett utmärkt sätt att lagra intermittenta energikällor, som vind eller sol, för snabb utsläpp till nätet på begäran.

IBM och ETH Zürich och har utvecklat ett mycket mindre vätskeflödesbatteri som potentiellt kan användas i mobila enheter. Detta nya batteri hävdar att det inte bara kan leverera ström till komponenter utan också kyla dem samtidigt. De två företagen har upptäckt två vätskor som är upp till uppgiften och kommer att användas i ett system som kan producera 1,4 Watt per kvadrat cm, med 1 Watt effekt reserverad för att driva batteriet.

Zap & Go Carbon-ion-batteri

Oxford-baserade företaget ZapGo har utvecklat och producerat det första koljonbatteriet som är klart för konsumentanvändning nu. Ett koljonbatteri kombinerar supersnabba laddningsfunktioner hos en superkondensator med prestanda hos ett litiumjonbatteri, samtidigt som det är helt återvinningsbart.

Företaget har en powerbank-laddare som är fulladdad på fem minuter och laddar sedan en smartphone upp till full på två timmar.

Zink-luftbatterier

Forskare vid Sydney University tror att de har kommit på ett sätt att tillverka zink-luftbatterier till mycket billigare än nuvarande metoder. Zink-luftbatterier kan betraktas som överlägsna litiumjon eftersom de inte tar eld. Det enda problemet är att de är beroende av att dyra komponenter fungerar.

Sydney Uni har lyckats skapa ett zink-luftbatteri utan behov av dyra komponenter, utan snarare några billigare alternativ. Säkrare, billigare batterier kan vara på väg!

Smarta kläder

Forskare vid University of Surrey utvecklar ett sätt för dig att kunna använda dina kläder som en kraftkälla. Batteriet kallas för Triboelektriska nanogeneratorer (TENG), som omvandlar rörelse till lagrad energi. Den lagrade elen kan sedan användas för att driva mobiltelefoner eller enheter som Fitbit fitnessspårare.

Tekniken kan tillämpas på mer än bara kläder, den kan integreras i trottoaren, så när människor ständigt går över den kan den lagra elektricitet som sedan kan användas för att driva streelamps eller i en bils däck så att den kan driva en bil.

Sträckbara batterier

Ingenjörer vid University of California i San Diego har utvecklat en töjbar biobränslecell som kan generera elektricitet från svett. Den genererade energin sägs vara tillräcklig för att driva lysdioder och Bluetooth-radioer, vilket betyder att den en dag kan driva bärbara enheter som smartklockor och fitnessspårare.

Samsungs grafenbatteri

Samsung har lyckats utveckla "grafenkulor" som kan öka kapaciteten hos sina nuvarande litiumjonbatterier med 45 procent och att ladda fem gånger snabbare än nuvarande batterier. För att sätta det i sitt sammanhang säger Samsung att det nya grafenbaserade batteriet kan laddas helt på 12 minuter, jämfört med ungefär en timme för den aktuella enheten.

Samsung säger också att det har användningsområden utöver smartphones och säger att det kan användas för elfordon eftersom det tål temperaturer upp till 60 grader Celsius.

Säkrare, snabbare laddning av nuvarande litiumjonbatterier

Forskare vid WMG vid University of Warwick har utvecklat en ny teknik som gör att nuvarande litiumjonbatterier kan laddas upp till fem gånger snabbare än de nuvarande rekommenderade gränserna. Tekniken mäter ständigt ett batteriets temperatur mycket mer exakt än nuvarande metoder.

Forskare har funnit att nuvarande batterier faktiskt kan skjutas bortom deras rekommenderade gränser utan att påverka prestanda eller överhettning. Vi kanske inte behöver några av de andra nya batterierna som nämns alls!

Skriva av Chris Hall.