“hver teknologi er forbedret gennem årene undtagen batterier! Hvorfor kan nogen ikke opfinde et bedre batteri?”Mand, hvis jeg havde en nikkel for hver gang jeg har hørt nogen sige det—ja, jeg ville have omkring $17,50.
faktisk mangler den gennemsnitlige gadgetventilator tre store punkter om batterier. (I Februar sendte PBS en NOVA special kaldet” Søg efter superbatteriet”, som jeg var vært for. Efter et års besøg i laboratorier og samtaler med forskere kan jeg indrømme, at batterier er i tankerne i disse dage.)
første punkt: de batterier, du sandsynligvis tænker mest på, er dem i din telefon eller bærbare computer. Men du kan argumentere—og mange forskere gør—at batterier er nøglerne til at tackle meget, meget større problemer, som energi, transport og klimaændringer.
for eksempel repræsenterer elbiler i dag kun omkring 1 procent af det amerikanske salg af nye biler. En af grundene er, at de koster mere end gasdrevne biler. En anden er rækkevidde angst—forbrugernes frygt for, at de løber tør for opladning langt hjemmefra. De billigere batterier med højere kapacitet, der nu er under udvikling, sigter mod at løse begge disse problemer.
så er der nettet. Elektricitet er ikke som vand, venter i røret, indtil du tænder for vandhanen. Når du tænder for en lampe, skal den strøm genereres lige nu, i realtid. Som et resultat bruger elforsyninger deres dage på at klare gigantiske udsving i energibehovet. Der er næsten ingen efterspørgsel om natten, når alle sover, og så enorme pigge klokken 5, når folk kommer hjem fra arbejde. Hjælpeprogrammer opretholder faktisk dyre, ineffektive, sporadisk anvendte backupkraftværker (“peaker plants”) bare for at håndtere efterspørgselsstigninger, som forekommer under varmebølger.
batterier tilsluttet nettet kunne udjævne de absurde gynger. Måske endnu vigtigere, gitterbatterier kunne fange solenergi, mens solen skinner—og vindkraft, når den blæser—til brug, når vi virkelig har brug for det. Indtil videre har vi ikke været i stand til at få sol og vind til at respektere vores livsstilsplaner.
det andet punkt folk savner: vores klager har tendens til at være om vores batteriers kapacitet: hvor længe vores gadgets kører mellem afgifter. Men faktisk er kapacitet (energitæthed) kun et punkt på branchens ønskeliste. Vi ønsker også, at batterier skal være billige, miljøvenlige, efter at de er opbrugt, langlivede (det vil sige i stand til at genoplades tusinder af gange), kompakte, lette (især til elbiler) og sikre. En eksploderende telefon kan ødelægge hele din dag, som Samsung kunne attestere.
generelt kan du ikke have det hele i et enkelt batteri. Så igen har du ikke altid brug for det hele. Gitterbatterier behøver for eksempel ikke at være bærbare eller kompakte. Så døren er åben for daggry af, siger strømningsbatterier, hvor kemikalier, der opbevares i store tanke, strømmer forbi hinanden inde i et reaktionskammer. Eller svinghjulsbatterier, hvor diske lavet af materiale som stål og vejer tusinder af pund, drejer tusinder af gange i minuttet i et friktionsfrit kammer (ophængt af en magnet i et vakuum) om natten, når energien til at holde dem roterende er billigere, så ingeniører kan genvinde den kinetiske energi som strøm i løbet af dagen.
det tredje vigtige punkt: batterier er blevet bedre gennem årtierne. Årsagen til, at vi ikke bemærker, er, at vores enheder er blevet hurtigere, mere kraftfulde og mere magt-sultne på samme tid. Heck, hvis du kunne sætte et moderne iPhone-batteri i en 1995-telefon, ville det nok gå et år på en enkelt opladning.
andre store ting er på vej. Materialeforsker Mike Simmerman har formået at erstatte den meget brandfarlige flydende elektrolyt (gennem hvilken ioner svømmer, når du oplader eller aflader dit batteri) med et enkelt stykke speciel plastfilm. Presto: et batteri, der ikke er i stand til at antænde eller eksplodere. Og fordi det ikke kan blæses, kan man bruge lithiummetal i stedet for lithium-ion-kemi, som har en meget højere energitæthed, men betragtes som for farlig at bruge med dagens væske-elektrolytbatterier. Presto: længere levetid.
så hvis du ønsker at klage over dine batterier, få det ud nu. Det vil ikke vare længe, før de har et meget bedre ry.