Ostalo Top teme Zanimljivosti

Baterije smartfona

battery_charge_section


Jedini dio današnjih smartfona koji je i dalje ispod standarda ostatka uređaja je baterija. Svi drugi elementi smartfona, kao što su kamere, zasloni, procesori i količina te brzina radne memorije su već odavno dosegla razinu koja je i daleko iznad realne potrebe korisnika.
No, bez obzira na tehnološki napredak u izradi ostalih komponenti, tehnologija izrade baterija stoji na mjestu. Mobiteli koji su predstavljeni 2008. godine imaju bateriju izrađenu istom tehnologijom kao i današnji uređaji više klase. Naravno da se s godinama kapacitet baterije povećao s potrebama puno veće potrošnje zbog bržih procesora i ekrana više rezolucije, no napredak je zanemariv.
I dalje će svaki prosječan korisnik mobitela trebati puniti uređaj jednom dnevno, a u slučaju da mobitel koristi puno intenzivnije taj će se ciklus i skratiti. U svakom slučaju, trajanje baterije se još uvijek mjeri u satima, dok su dani ili čak i tjedni nedosanjani san korisnika.

Napredak


U zadnjih nekoliko godina možemo čitati da se sve više startup tvrtki osniva kako bi riješile upravo ovaj gorući problem današnje industrije. Osim mobitela od novih tipova baterija mogli bi profitirati i auto industrija te praktički bilo koja druga prijenosna elektronička komponenta.
Dva važna otkrića su se dogodila prošle godine – otkriće grafinskog kondenzatora koji može omogućuje punjenje baterije unutar samo nekoliko sekundi i koncept "samoobnavljajućih baterija" koji omogućuje da se kapacitet baterija ne degradira s vremenom.
No, čak i ova dva najbitnija otkrića na ovom polju i dalje ne rješavaju glavni problem – kako produžiti trajanje baterije na mobitelima.

Li-Ion baterije i ograničenja


Najpopularniji tip baterije koja se koristi u prijenosnim elektroničkim uređajima je Litij-ionski (Li-Ion). Svoju su popularnost stekle zbog velike gustoće energije, nepostojanja memorijskog efekta i niske cijene izrade.
Negativna strana ovog tipa baterija je što one ciklusima punjenja/pražnjenja gube kapacitet. Zbog toga je i opravdan osjećaj da nakon nekoliko mjeseci ili godina korištenja mobitela, njegova baterija traje sve kraće i kraće. Nakon 500 ciklusa kapacitet baterije pada na 80% vrijednosti, a sudeći prema službenim specifikacijama raznih proizvođača mobitela, rijetko kada se opisuje što se događa nakon 500 ciklusa, što nas dovodi do zaključka da su baterije u mobitelima dizajnirane da traju do maksimalno 2 godine.

Pa u slučaju da ste kupili zamjensku Li-Ionsku bateriju koju koristite kao dodatnu ako glavnu ispraznite, ona će se prazniti oko 2% mjesečno u slučaju da je ne koristite. Ovaj postotak najviše ovisi o temperaturi u kojoj se baterije pohranjuju, pa ako je temperatura jako niska ili jako visoka ovaj se postotak povećava. Za usporedbu, kod NiMH baterija mjesečni postotak pražnjenja iznosi 30%. No, zanimljivo je da i bez obzira na to što se baterija ne koristi, njezin maksimalni kapacitet s vremenom opada. Ako pak dulje vremena nećete koristiti neku Li-Iona bateriju, najbolji savjet je da je napunite na 60% vrijednosti i pohranite na sobnu temperaturu.

Rješenja


Na tragu produljenja trajanja baterije bi mogla biti startup tvrtka iz Amerike, nazvana Amprius. Oni tvrde da su pronašli način kako izraditi Li-Ion bateriju koja može pohranjivati 20% više energije u odnosu na današnje baterije, u naravno istom prostoru. Najbolji dio u tome je da ovo nije prazno slovo na papiru, već je gotov proizvod koji se isporučuje nekim proizvođačima smartfona.
Druga faza koju pokreće ekipa iz Ampriusa uključuje izradu baterije koja će sadržavati i više od 50% kapaciteta u odnosu na današnje baterije.

Ampriusove baterije za razliku od standardnih Li-Ion baterija umjesto grafitne anode sadrži silikonsku anodu koja ima puno bolja svojstva jer omogućuje puno veću gustoću energije. Velika prednost ove tehnologije je i u tome što proizvođači baterija ne moraju mijenjati svoje proizvodne pogone, pa je i vrijeme za implementaciju nove tehnologije u proizvodne pogone sveden na minimum.
Ampriusove baterije nakon 800 ciklusa punjenja imaju 80% nazivnog kapaciteta, a u sljedećoj fazi cilj je povećati taj broj na 1000 ciklusa.
No, osim klasičnog pristupa nadogradnji Li-Ion baterija postoje i napredniji načini. Prvi od njih je u uvodu spomenuto korištenje grafina kao glavnog materijala u izradi baterija. Njime bi se omogućilo skoro pa trenutno punjenje baterije uz produljenje njenog životnog ciklusa. Britanska vlada je već financirala startup tvrtku koja radi na razvoju ove baterije, pa bi i prvi rezultati trebali biti prezentirani u bližoj budućnosti.
Osim klasičnih baterija, na Hardvarskom sveučilištu demonstrirana je i izrada elektroda pomoću 3D printera. Ovakve elektrode su veličine zrnca pijeska, a glavne prednosti su im izuzetno male dimenzije i masa. No, ipak primjena u pravim baterijama je još daleko od realizacije.

Printed structure (SEM)-580-90

Isprintane elektrode pod mikroskopom
Na drugom američkom sveučilištu rade na razvoju mikrobaterija. Ideja je da se sastojni dijelovi baterije integriraju na mikrostrukturnom nivou čime bi se omogućilo punjenje do 1000 puta brže od današnjeg uz 10 puta manje dimenzije.
Ipak, dok ove tehnologije ne postanu komercijalno dostupne, jedna tvrtka je smislila zanimljivo rješenje. Naime, ispod ekrana osjetljivog na dodir postavili su tanku foliju koja je zadužena za proizvodnju dodatne energije. Tvrde da dok je mobitel izložen bilo kakvoj svjetlosti na 10 minuta sustav nazvan Wysips Crystal može dopuniti bateriju za 2 do 4 minute telefonskog razgovora. Prvi mobiteli s ovom tehnologijom bi trebali biti uskoro dostupni.

wysips2-580-90

WYSIPS sustav
U svakom slučaju je primjetno da se tehnologija izrade baterija pomalo poboljšava. Nažalost se još uvijek ne nazire neki revolucionarni proizvod ili tehnologija koja bi u potpunosti zamijenila trenutnu Li-Ion tehnologiju.
Ipak se nadamo da će kroz sljedećih nekoliko godina neki od proizvođača mobitela predstaviti revolucionarnu bateriju koja će trajati nekoliko tjedana, a puniti se svega nekoliko sekundi. Iz današnje perspektive ovo svakako futuristički zvuči, no predstavlja rezultat kojem većina istraživanja teži.