Statyczne, półprzewodnikowe baterie litowe dla IoT

Firma Ilika przedstawiła swoje nowe baterie/akumulatory statyczne, półprzewodnikowe („solid-state”) Stereax M250. Mają stanowić lepszą alternatywę dla klasycznych ogniw litowo-jonowych, zwłaszcza w aplikacjach IoT. Akumulatory Stereax M250 w stosunku do typowych akumulatorów Li-Ion mają być mniejsze, przy zachowaniu takiej samej pojemności, mogą ładować się szybciej i sprawniej, cechują się mniejszą upływnością prądową i są bardziej odporne na ogień i zapłon. To właśnie te cechy mają sprawiać, że nadadzą się idealnie do zastosowań IoT bardziej niż inne akumulatory. Chodzi o możliwość zastosowania ich w sensorach dla systemów automatyki domowej, elementów systemów transportu publicznego (i nie tylko), czy też możliwość zastosowania ich w aplikacjach medycznych. Dokładna specyfikacja tych nowych akumulatorów nie jest znana, gdyż producent nie chce się chwalić szczegółami nowej technologii. Jednak z udostępnionych materiałów możemy się dowiedzieć kilku ciekawych rzeczy. Wiadomo, że użyto tutaj katod podobnych do tych, jakie stosuje się w klasycznych akumulatorach Li-Ion. Jednak dla anody i elektrolitu, już zastosowano nie co inne materiały. Mają być one jednak nadal oparte w głównej mierze o lit. Wiemy też ponadto, że anoda zbudowana jest także z krzemu lub jednej z jego odmian. Redukcję co do gabarytów udało się uzyskać w taki sposób, że w przeciwieństwie do wersji klasycznych akumulatorów, nowe baterie wykorzystują stopy litu, co też pozwoliło zmniejszyć wymagania co do ich hermetyzacji. Zastosowane materiały w połączeniu z nowymi metodami syntezy pozwoliło osiągnąć 40% wzrost gęstości energii na tej samej powierzchni, a także zwiększyło zakres temperatur, w jakich te ogniwa mogą pracować. Wzrost ten jest nawet podwójny, a prędkość ładowania wzrosła nawet 6-krotnie, jak podaje producent. To spory krok w przód w rozwoju technologii akumulatorów. Zwiększyła się także żywotność akumulatorów, nawet 5-krotnie. Czyli z 2-óch lat dla typowych akumulatorów Li-Ion, do nawet 10 lat w przypadku Stereax M250. Prąd upływnościowy wynosić ma zaledwie kilku nanoamperów. Typowe napięcie pracy to koło 3.5 V. Naładowanie akumulatora o pojemności 250 mA do 90%, zajmować ma około 10 min (przy napięciu 4 V). Ilość cykli wynosić ma około 5000. Szczytowa wartość prądu rozładowania nie powinna przekroczyć jednak 5 mA. Mowa tu oczywiście o niewielkich akumulatorach dla IoT o wielkości 10 na 10 mm. Dzięki niskiej wartości prądu samorozładowania, baterie te można bez problemu ładować ze źródeł, generujących energię z otoczenia („harvesting”). Mogą być więc wykorzystywane w aplikacjach, które pracować mają samodzielnie, z dala od zewnętrznych dodatkowych źródeł energii („autonomous ‘fit-and-forget’ wireless sensors”). Pracować mogą w temperaturach od -20 do 100 stopni Celsjusza. Ich grubość uzależniona jest od podłoża, na którym zostaną umiejscowione. Sam akumulator ma mieć bowiem grubość zaledwie 750 mikronów. Należy więc go usztywnić. Aby zachować jak najmniejszą grubość, producent umożliwia wyprodukowanie akumulatora na podłożu ze szkła o grubości 200 mikronów. Warto też przypomnieć, że są to akumulatory, które trafiły już na rynek. Nie są wprawdzie wielkie i pojemne, lecz dają szansę, że w niedługim czasie, podobnej ewolucji poddane zostaną także mocniejsze i pojemniejsze akumulatory, i doczekamy się nowoczesnych, pojemniejszych akumulatorów, niż popularne nadal klasyczne akumulatory Li-Ion, które swoją premierę miały ładnych kilka(naście) lat temu.