Key Takeaway
- Bateri kuantum suatu hari nanti boleh merevolusikan industri dengan menawarkan saiz yang lebih kecil dan pengecasan yang lebih pantas.
- Tetapi seorang pakar mengatakan bahawa bateri kuantum mungkin "bertahun atau beberapa dekad" lagi untuk menghidupkan telefon bimbit anda.
- Penyelidikan yang menjanjikan sedang dijalankan untuk memanfaatkan lebih banyak bahan kimia bateri Li-Ion.
Gajet anda suatu hari nanti boleh mendapat rangsangan kuasa yang ketara berkat mekanik kuantum.
Penyelidik telah mengumumkan satu kejayaan dalam bateri kuantum yang akhirnya boleh merevolusikan prestasi alat. Bateri kuantum mungkin lebih kecil dan mengecas lebih cepat daripada bateri semasa. Teknologi baharu ini hanyalah satu cara industri bateri bersedia untuk difikirkan semula.
"Dari perspektif berfungsi semata-mata, kami mahukan alat yang lebih ringan dengan lebih banyak storan, dan teknologi bateri baharu mampu kami berdua," kata Mark Falinski, seorang saintis kelestarian alam sekitar yang bukan sebahagian daripada kajian baru-baru ini, memberitahu Lifewire dalam sebuah temu bual e-mel.
Bateri Schrödinger?
Penyelidik di Universiti Adelaide di Australia mendakwa mereka telah mengambil langkah kritikal dalam menjadikan bateri kuantum menjadi kenyataan. Mereka mengatakan bahawa mereka telah membuktikan konsep penyerapan super, idea penting yang menyokong bateri kuantum, menurut kajian yang diterbitkan baru-baru ini dalam jurnal Science Advances.
"Bateri kuantum, yang menggunakan prinsip mekanikal kuantum untuk meningkatkan keupayaannya, memerlukan lebih sedikit masa pengecasan apabila semakin besar, " James Q. Quach, salah seorang pengarang kajian, berkata dalam siaran berita. "Adalah kemungkinan secara teori bahawa kuasa pengecasan bateri kuantum meningkat lebih cepat daripada saiz bateri, yang boleh membenarkan cara baharu untuk mempercepatkan pengecasan."
Untuk membuktikan konsep penyerapan super, pasukan membina rongga mikro seperti wafer dengan saiz berbeza yang mengandungi molekul organik. Setiap rongga mikro telah dicas menggunakan laser.
"Lapisan aktif rongga mikro mengandungi bahan semikonduktor organik yang menyimpan tenaga. Mendasari kesan super menyerap bateri kuantum ialah idea bahawa semua molekul bertindak secara kolektif melalui sifat yang dikenali sebagai superposisi kuantum, " kata Quach.
Superposisi kuantum, prinsip asas mekanik kuantum, mengatakan bahawa sama seperti gelombang dalam fizik klasik, mana-mana dua keadaan kuantum boleh ditambah bersama ("superposed"), dan hasilnya akan menjadi satu lagi keadaan kuantum yang sah.
Tetapi Falinkski memberi amaran bahawa bateri kuantum mungkin "bertahun atau beberapa dekad" lagi untuk menghidupkan telefon bimbit anda.
"Maksudnya, terdapat banyak pelaburan yang dikemukakan dalam ruang pengkomputeran kuantum, dan jika pelaburan yang sama itu diteruskan dalam bateri kuantum, kami boleh mencapai kemajuan sebenar pada kadar yang lebih pantas," tambahnya.
Kami menghampiri had teori yang boleh disimpan dan digunakan semula oleh bateri kami.
Memperkasakan Inovasi
Keperluan untuk teknologi bateri baharu adalah hebat. Menjelang 2040, tenaga yang digunakan oleh orang ramai dijangka meningkat sebanyak 28 peratus daripada paras 2015. Sebahagian besar kuasa masih akan datang daripada bahan api fosil dengan kos yang berkaitan dengan alam sekitar.
"Kami menghampiri had teori yang boleh disimpan dan digunakan semula oleh bateri kami," kata Falinski. "Bateri Lithium-Ion semakin baik dan lebih baik, tetapi kami sampai ke tahap di mana fizik dan kimia tidak dapat memperbaikinya lebih banyak lagi."
Penyelidikan yang menjanjikan sedang dijalankan untuk memanfaatkan lebih banyak bahan kimia bateri Li-Ion, termasuk bahan baharu yang menawarkan janji peningkatan ketumpatan tenaga, ketumpatan kuasa, hayat kitaran atau pengurangan kos semuanya dalam pelbagai peringkat pembangunan, Craig Lawrence, pelabur teknologi bersih yang mempunyai latar belakang dalam kejuruteraan bateri, memberitahu Lifewire dalam temu bual e-mel.
Bateri keadaan pepejal, teknologi bateri litium-logam, boleh menawarkan ketumpatan tenaga yang jauh lebih tinggi daripada Lithium-Ion, kata Lawrence.
"Kami mempunyai kuasa pengkomputeran yang hampir tidak terhingga di dalam poket kami, tetapi ia berguna selagi bateri dapat memastikan ia berfungsi," tambahnya. "Itulah sebabnya kami tidak boleh memiliki telefon pintar yang tahan lebih daripada sehari semasa dicas atau dron yang boleh bertahan lebih daripada 30-60 minit."
E-basikal adalah satu lagi kawasan yang memerlukan baik pulih bateri. Pada tahun 2021, New York City sahaja melaporkan lebih daripada 80 kebakaran yang dikaitkan dengan basikal elektrik dan baterinya. ZapBatt telah mencipta bateri e-basikal litium-titanate yang didakwanya tahan api dan boleh dicas sepenuhnya daripada 0% hingga 100% dalam masa 20 minit dan bukannya 6 jam biasa.
"Bagi pengguna individu, menunggu enam jam untuk mengecas bateri dan perlu menukar bateri setiap tahun adalah menyusahkan dan tidak mesra alam," Charlie Welch, Ketua Pegawai Eksekutif ZapBatt, memberitahu Lifewire dalam temu bual e-mel. "Dengan peningkatan besar dalam minat e-basikal ini, teknologi bateri mesti terus berkembang untuk menggalakkan lebih banyak penggunaan dan meningkatkan keselamatan."
