Vědci pracují na lepších bateriích pro notebooky. Pomoci by mohl křemík
Naše nároky na baterie notebooků, smartphonů a dalších přenosných zařízení se nepřetržitě zvyšují: chceme mít stále lehčí a tenčí přístroje, které ale zároveň vydrží mnohem déle v provozu. Vývoj baterií pohání také automobilový průmysl, který potřebuje prodloužit dojezd a zrychlit dobíjení baterií elektromobilů. Jaké jsou aktuální trendy ve vývoji baterií do notebooků a jaké novinky nás čekají v roce 2019?
Výrobcům notebooků pomáhali v posledních letech s prodloužením výdrže jejich zařízení při provozu na baterii zejména výrobci procesorů a dalších klíčových komponent. Mobilní procesory dnes dosahují vysokého výkonu i s výrazně menšími nároky na energii z baterií a energetickou náročnost se podařilo snížit též u dalších elektronických součástek. „Dnešní notebooky silné kolem jednoho centimetru a s kilogramovou hmotností udrží jejich baterie v provozu i více než deset hodin. Prodlužovat výdrž snižováním energetické náročnosti komponent ale není možné donekonečna. Další velký skok přinesou až nové typy baterií,“ konstatuje Radim Tlapák z internetového obchodu BatteryShop.cz, který nabízí baterie do mobilních zařízení.
Vylepšení Li-Ion baterií křemíkem
Dnes nejčastěji používané lithium-iontové baterie byly vyvinuty již v 70. letech minulého století. Jejich klasická konstrukce je postavena na katodě z oxidu lithia, grafitové anodě a kapalném elektrolytu se solí lithia. S touto koncepcí vědci neustále experimentují a snaží se podstatně zvýšit energetickou hustotu Li-Ion baterií, a tím i výdrž mobilních zařízení při zachování jejich rozměrů a hmotnosti. Nyní se, především díky rozvoji nanotechnologií, ukazuje jako možná cesta náhrada uhlíku za křemík. Čistý křemík totiž dosahuje energetické hustoty až 4 200 mAh na gram, což by mohlo vést k dosažení až desetinásobné kapacity Li-Ion baterii. Chemickou nesnášenlivost křemíku s ionty lithia se podařilo norským vědcům vyřešit tak, že uhlíkové anody opatřili nanodrátky křemíku. Výsledky ukazují možnost až pětinásobného zvýšení kapacity Li-Ion baterií při zachování odolnosti proti opotřebení během nabíjecích cyklů.
Bezdrátové dobíjení magnetickou rezonancí
Bezdrátový způsob dobíjení bateriemi poháněných zařízení známe dnes běžně z elektrických zubních kartáčků nebo mobilních telefonů. Vědci se ale snaží přenést jej na výrazně větší měřítko – notebooky a také elektromobily. V menších zařízeních se pro bezdrátové dobíjení využívá technologie elektromagnetické indukce, která ale vyžaduje přesnou orientaci dobíjecího a dobíjeného zařízení, má velmi krátký dosah a rovněž vysoké ztráty.
Pro bezdrátové dobíjení větších baterií notebooků se jako mnohem vhodnější ukazuje technologie magnetické rezonance, která jednak nevyžaduje přesnou orientaci zařízení směrem k nabíječce, jednak funguje i na větší vzdálenost, a dokonce projde i přes vodivé překážky. „Magnetická rezonance se jeví jako nadějná technologie nejen pro bezdrátové dobíjení notebooků a podobné elektroniky, ale i pro elektromobily. Zajímavá je například i účinnost tohoto způsobu dobíjení, která je podstatně vyšší než u elektromagnetické indukce,“ dodává Radim Tlapák z BatteryShop.cz, který v prosinci zákazníkům nabízí prodejní akci, v rámci níž při nákupu baterie do notebooku získají slevu 20 % na nákup další baterie do mobilního telefonu. Prvním výrobcem počítačů, který již v loňském roce uvedl na trh speciální nabíjecí podložku pro notebooky, je americký Dell.
Rozhodně bude ještě nějakou dobu trvat, než začnou výrobci notebooků osazovat své stroje bateriemi nové generace a technologií bezdrátového dobíjení, ale požadavky uživatelů jsou jasné. Nové notebooky nemusejí být nutně výkonnější, ovšem jejich uživatelé očekávají především vysokou mobilitu a komfort. Výrobci na to musejí reagovat větší výdrží na baterie při zachování velmi úzkého profilu mobilních zařízení i jejich nízké hmotnosti.
Na co se můžeme těšit v roce 2019?
O prodloužení výdrže notebooků při provozu na baterii se i v příštím roce postarají především inovace hardwaru. Očekávat můžeme například větší rozšíření nabídky přenosných počítačů postavených na procesorech s architekturou ARM, jež se dnes používají především ve smartphonech. Například stroje s procesory Qualcomm Snapdragon 835 slibují provoz až 20 hodin a baterie notebooků s novými procesory Qualcomm Snapdragon 850 bychom mohli dobíjet třeba jen jednou za dva až tři dny. Více se dozvíme už na lednovém veletrhu CES 2019.
