Υπάρχουν άνθρωποι που πιστεύουν πως είναι καλοί στο να φορτίζουν πράγματα. Το κινητό τηλέφωνό τους, για παράδειγμα, δεν «πεθαίνει» σχεδόν ποτέ, επειδή το φορτίζουν ασύρματα κατά τη διάρκεια της νύχτας και, αν το απόγευμα της επόμενης μέρας η μπαταρία είναι χαμηλά, το φορτίζουν με έναν γρήγορο φορτιστή.

Όμως όσο σωστά κι αν πιστεύεις ότι το κάνεις, κάποια στιγμή θα δεις τη μέγιστη χωρητικότητα της μπαταρίας σου να πέφτει στο 80% και κατά βάθος ξέρεις ότι είναι θέμα χρόνου να χρειαστεί να αντικαταστήσεις τη μπαταρία ή και όλο το τηλέφωνό σου.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που τροφοδοτούν τα τηλέφωνα, τους φορητούς υπολογιστές, ακόμη και τα ηλεκτρικά αυτοκίνητά μας είναι εγγενώς ατελείς και προορίζονται να υποβαθμιστούν με την πάροδο του χρόνου. Σχεδόν όλα όσα κάνουμε, απλώς επιταχύνουν τις εξελίξεις. Ο ασύρματος φορτιστής που πιθανόν χρησιμοποιείς τη νύχτα δημιουργεί υπερβολική θερμότητα, η οποία επιταχύνει την υποβάθμιση της μπαταρίας. Το ίδιο ισχύει και για τη γρήγορη φόρτιση.

Αυτό σημαίνει ότι η σωστή φόρτιση του τηλεφώνου είναι πρακτικά αδύνατη.

Ενώ ορισμένες συμβουλές και κόλπα μπορούν να επιταχύνουν τη διαδικασία και να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας του τηλεφώνου, δεν μπορείς να κάνεις τίποτα για τους περιορισμούς των μπαταριών ιόντων λιθίου στις συσκευές. Όλες κάποια στιγμή σταματούν να διατηρούν τη φόρτιση, πράγμα που σημαίνει ότι χρειάζονται συνεχώς αντικατάσταση. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, ειδικά οι φτηνές, μπορούν επίσης να εκραγούν χωρίς προειδοποίηση.

Υπάρχει, ωστόσο, νέα ελπίδα για μια σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία των μπαταριών.

Μια νεοσύστατη επιχείρηση με έδρα τη Βοστώνη που ονομάζεται Pure Lithium ανακοίνωσε πρόσφατα μια σημαντική ανακάλυψη με τις μπαταρίες μετάλλων λιθίου. Ενώ οι μπαταρίες ιόντων λιθίου στο τηλέφωνό σου αρχίζουν να υποβαθμίζονται σημαντικά μετά από μερικές εκατοντάδες κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης, αυτές οι μπαταρίες μετάλλων λιθίου, οι οποίες χρησιμοποιούν καθαρό λίθιο αντί για ένωση λιθίου, μπορούν να διαρκέσουν πάνω από 2.000 κύκλους χωρίς σημαντική υποβάθμιση φθοράς, όπως δείχνει μια τρέχουσα δοκιμή.

Επιπλέον, οι μπαταρίες μετάλλων λιθίου μπορούν να αποθηκεύσουν διπλάσια ενέργεια και να ζυγίζουν το μισό από τις συμβατικές μπαταρίες ιόντων λιθίου. Η συνιδρύτρια και διευθύνουσα σύμβουλος της Pure Lithium Emilie Bodoin αποκαλεί αυτόν τον συνδυασμό χαρακτηριστικών «το ιερό δισκοπότηρο της αποθήκευσης ενέργειας».

Διαβασε ακομα

Κανένα iPhone. Τα πιο κουλ κινητά ήταν τα παλιά Nokia

«Πρέπει να έχουμε μια αλλαγή βήματος, επειδή έχουν γίνει πολλές εφευρέσεις στον τομέα των μπαταριών τα τελευταία 20 χρόνια», μου είπε η Bodoin. «[Αλλά] δεν μπορείς να το νιώσεις στο τηλέφωνό σου ή σε κάποια άλλη συσκευή σου».

Τούτου λεχθέντος, επί του παρόντος δεν μπορείς να αγοράσεις ένα iPhone με μπαταρία από μέταλλο λιθίου. Οι μπαταρίες μετάλλου λιθίου, μαζί με τις υπόλοιπες τεχνολογίες μπαταριών που πρόκειται να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, βρίσκονται ακόμη σε στάδιο ανάπτυξης.

Και έτσι, παρόλο που οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι ατελείς, θα συνεχίσουν να είναι πανταχού παρούσες για δεκαετίες. Η εφοδιαστική αλυσίδα που απαιτείται για την κατασκευή μπαταριών ιόντων λιθίου, ιδίως μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την Κίνα, αλλά μπορεί επίσης να επεκταθεί με τρόπο που δεν μπορεί να κάνει η πειραματική τεχνολογία μπαταριών.

Η παγκόσμια ζήτηση για μπαταρίες ιόντων λιθίου έφθασε τις 700 γιγαβατώρες το 2022 και, κυρίως χάρη στα ηλεκτροκίνητα οχήματα, η ζήτηση αναμένεται να αυξάνεται κατά 30% ετησίως μέχρι να φθάσει τις 4.300 γιγαβατώρες το 2030, σύμφωνα με την McKinsey. Για να καταλάβεις το μέγεθος, σκέψου ότι 4.300 κιλοβατώρες είναι αρκετές για να τροφοδοτήσουν περισσότερα από 400.000 σπίτια για ένα χρόνο ή περίπου ισοδύναμες με την ετήσια παραγωγή του φράγματος Hoover.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι το κλειδί για τη μετάβαση στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, και επειδή γίνονται σταδιακά καλύτερες. Μπορεί να είσαι κακός στη φόρτιση του τηλεφώνου σου, για παράδειγμα, και παρόλα αυτά το τηλέφωνό σου δεν θα εκραγεί ή δεν θα σταματήσει να λειτουργεί αμέσως. Μπορείς επίσης να οδηγήσεις ένα ηλεκτρικό όχημα περίπου 480 χιλιόμετρα πριν χρειαστεί να το φορτίσεις. Ωστόσο, η δυνατότητα να χωρέσουμε ακόμη περισσότερη ενέργεια στις μπαταρίες μας θα ήταν επαναστατική.

«Αν είχαμε μια άλλη γενιά τεχνολογίας μπαταριών που θα σας έδινε άλλες τρεις έως πέντε, ιδανικά 10 φορές μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα», δήλωσε ο Stuart Lipoff, συνεργάτης του IEEE. «Θα μπορούσε να επιτρέψει μια εντελώς νέα γενιά συσκευών».

Αυτό το είδος τεχνολογικής επανάστασης δεν θα μπορούσε να σημαίνει μόνο ότι η μπαταρία του τηλεφώνου σου διαρκεί για μέρες. Θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια συσκευή που αντικαθιστά πλήρως το τηλέφωνό σου, όπως τα εξαιρετικά ελαφριά γυαλιά επαυξημένης πραγματικότητας που δεν χρειάζονται ποτέ φόρτιση. Και οι επαναστατικές νέες μπαταρίες δεν θα μας δώσουν μόνο μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων μεγαλύτερης διάρκειας. Θα μπορούσαμε να έχουμε αεροπλάνα, τρένα και πλοία μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων που λειτουργούν με μπαταρίες.

Εν τω μεταξύ, όμως, όλοι μας έχουμε κολλήσει με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου και τα πολλά ελαττώματά τους – αλλά υπάρχουν τρόποι να τα διαχειριστούμε.

Διαβασε ακομα

Πόσο ωκεανό θα θυσιάσουμε για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα;

Η επανάσταση της Handycam

Η τεχνολογία μπαταριών ιόντων λιθίου χρονολογείται από το 1972, όταν ο M. Stanley Whittingham την ανέπτυξε για πρώτη φορά στην Exxon, από όλα τα μέρη. Η Exxon προέβλεψε ότι η παραγωγή πετρελαίου θα μειωνόταν τελικά και οι ερευνητές της αναζητούσαν εναλλακτικές πηγές ενέργειας. Η εταιρεία παρουσίασε ακόμη και το σχέδιο του Whittingham στην έκθεση αυτοκινήτου του Σικάγο το 1977, δεκαετίες πριν οι μπαταρίες ιόντων λιθίου συμβάλουν στην επικράτηση των ηλεκτρικών οχημάτων.

Αυτές οι μπαταρίες έφεραν τα πάνω κάτω στη βιομηχανία της καταναλωτικής τεχνολογίας, καθώς εμφανίστηκαν για πρώτη φορά σε ένα μοντέλο Handycam της Sony, πριν βρεθούν ξανά στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Και οι τρεις επιστήμονες – Whittingham, Akira Yoshino και John Goodenough – μοιράστηκαν το βραβείο Νόμπελ Χημείας 2019 για τη συμβολή τους στην ανάπτυξη της τεχνολογίας ιόντων λιθίου.

Ήταν αφότου ο Yoshino και ο Goodenough προώθησαν την τεχνολογία μπαταριών ιόντων λιθίου τη δεκαετία του 1980, οπότε και εμπορευματοποιήθηκε. Η Sony συνέβαλε ουσιαστικά στην εκλαΐκευση του όρου «ιόντων λιθίου» όταν κυκλοφόρησε την πρώτη εμπορική επαναφορτιζόμενη μπαταρία ιόντων λιθίου το 1991.

«Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι πραγματικά σπουδαίες, αλλά δεν είναι τέλειες», δήλωσε ο Matthew McDowell, συνδιευθυντής του Κέντρου Προηγμένων Μπαταριών του Georgia Tech. «Δεν πρόκειται να πάνε πουθενά σύντομα».

Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των μπαταριών ιόντων λιθίου ήταν σαφή από την αρχή. Μπορούσαν να αποθηκεύσουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας σε ένα μικρό, ελαφρύ πακέτο, καθιστώντας τις ιδανικές για φορητές καταναλωτικές συσκευές, όπως βιντεοκάμερες και smartphones, καθώς και για ηλεκτρικά αυτοκίνητα.

Αλλά ενώ τεχνικά μπορούν να λειτουργούν για χρόνια, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να φορτιστούν και να εκφορτιστούν τόσες πολλές φορές πριν τα υλικά στο εσωτερικό τους υποβαθμιστούν σε σημείο που να σταματήσουν να λειτουργούν. Αυτό ισχύει ακόμη και σήμερα, γι’ αυτό και, σε κάποιο σημείο, μικροσκοπικές συσκευές όπως τα AirPods πρέπει απλώς να πεταχτούν, επειδή οι μπαταρίες τους δεν αντέχουν πλέον τη φόρτιση και δεν μπορούν να αντικατασταθούν.

«Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου απλώς δεν πρόκειται να βελτιωθούν περαιτέρω», δήλωσε η Bodoin. «Απλά δεν μπορούν. Έχουν μια θεωρητική ενεργειακή πυκνότητα που μπορούν να επιτύχουν και απλά δεν μπορείς να την αυξήσεις. Αυτό είναι το πρόβλημα».

Διαβασε ακομα

Θήκη με ενσωματωμένο lip gloss; Καλό για τα χείλη, πολύ κακό για το κινητό

Η ομορφιά της διαχείρισης των μπαταριών

Ωστόσο, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας γίνεται όλο και καλύτερη. Το πιο πρόσφατο iPhone διαρκεί περισσότερο από το προηγούμενο iPhone με μία μόνο φόρτιση, αλλά αυτό δεν οφείλεται απαραίτητα σε μια σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία μπαταριών ιόντων λιθίου. Το λογισμικό που διαχειρίζεται τον τρόπο με τον οποίο η μπαταρία μιας συσκευής αλλάζει και εκφορτίζεται είναι εξίσου σημαντικό με την ίδια τη χημεία της μπαταρίας στις μέρες μας.

Γι’ αυτό υπάρχουν τόσες πολλές συμβουλές και κόλπα για τη φόρτιση του τηλεφώνου σου. Αν το κάνεις σωστά, μπορείς να παρακάμψεις τις αδυναμίες της μπαταρίας σου και όχι μόνο να κρατάς τη φόρτιση περισσότερο, αλλά και να παρατείνεις ολόκληρη τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Για να βελτιστοποιήσεις τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, ιδανικά θα πρέπει να διατηρείς το τηλέφωνό σου φορτισμένο μεταξύ 20 και 80 τοις εκατό σε ένα δωμάτιο με θερμοκρασία περίπου 18 βαθμούς Κελσίου ανά πάσα στιγμή. Αν η μπαταρία είναι πολύ άδεια ή πολύ γεμάτη, πολύ ζεστή ή πολύ κρύα, υποβαθμίζεται πιο γρήγορα. Και όταν τη φορτίζεις, δεν πρέπει να το παρακάνεις με έναν πολύ ισχυρό αντάπτορα, γιατί αυτό μπορεί να θερμάνει τη μπαταρία και, πάλι, να προκαλέσει την υποβάθμισή της. (Η ισχύς ενός φορτιστή μετριέται σε Watt, με τις υψηλότερες τιμές Watt να αντιστοιχούν σε ταχύτερη φόρτιση).

Είναι πρακτικά αδύνατο να πληροί κανείς όλες αυτές τις προϋποθέσεις και να ζει μια φυσιολογική ζωή. Επιπλέον, η υποβάθμιση είναι αναπόφευκτη με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, οπότε ακόμη και αν κάνεις τα πάντα σωστά, τελικά δίνεις μια χαμένη μάχη.

Οι κατασκευαστές συσκευών γνωρίζουν πολύ καλά τις αδυναμίες των μπαταριών ιόντων λιθίου, γι’ αυτό και βελτιώνουν συνεχώς το λογισμικό διαχείρισης μπαταριών. Στην πραγματικότητα, δεν χρειάζεται να ανησυχείς πάρα πολύ για το γεγονός ότι η μπαταρία σου θα γεμίσει πολύ, επειδή το εν λόγω λογισμικό γνωστό και ως «trickle charging» θα επιβραδύνει τη φόρτιση, καθώς η μπαταρία πλησιάζει στο 100 τοις εκατό. Επίσης, είναι δύσκολο να αδειάσει εντελώς η μπαταρία σου, επειδή η συσκευή θα απενεργοποιηθεί μόνη της όταν απομένουν ακόμα μερικά ποσοστά. Αυτές οι λειτουργίες διαχείρισης μπαταρίας υποτίθεται ότι προστατεύουν επίσης την υγεία της μπαταρίας σου όταν χρησιμοποιείς γρήγορο φορτιστή.

Όλα αυτά καταλήγουν σε καλά και κακά νέα.

Τα καλά νέα είναι ότι, παρά τους πολλούς μύθους που περιβάλλουν τις σωστές τεχνικές φόρτισης, το τηλέφωνο, ο φορητός υπολογιστής, ακόμη και το ηλεκτρικό αυτοκίνητο είναι σχεδιασμένα για να αντισταθμίζουν τις ελλείψεις της τεχνολογίας μπαταριών ιόντων λιθίου. Μπορεί να είσαι κακός στη φόρτιση του τηλεφώνου σου αυτές τις μέρες, και το τηλέφωνό σου θα φροντίσει τον εαυτό του. Αν ανησυχείς πραγματικά για την υγεία της μπαταρίας σου, απόφυγε τη γρήγορη φόρτιση ή τη φόρτιση όλη τη νύχτα και μην αφήνεις το τηλέφωνό σου να ψήνεται στον ήλιο. Αλλά ως επί το πλείστον, θα πρέπει απλώς να αποδεχτείς ότι η μπαταρία ιόντων λιθίου του τηλεφώνου σου απλώς θα σταματήσει να λειτουργεί μετά από μερικές εκατοντάδες κύκλους.

Τα κακά νέα είναι ότι η αλλαγή στην τεχνολογία των μπαταριών που θα μας φέρει αεροπλάνα με μπαταρίες απέχει χρόνια. Για τις νέες τεχνολογίες μπαταριών, οι ανακαλύψεις όπως το πείραμα Pure Lithium είναι απλώς ένα βήμα στο μακρύ δρόμο προς την εμπορική αξιοποίηση. Εξάλλου, χρειάστηκαν 20 χρόνια από την εφεύρεση της πρώτης μπαταρίας ιόντων λιθίου μέχρι την εισαγωγή της στην Handycam. Αυτό είναι αρκετό χρονικό διάστημα για να γίνει η ίδια η Handycam παρωχημένη για μια γενιά και στη συνέχεια να γίνει ξανά μόδα για τα εμμονικά νοσταλγικά παιδιά της.

Κι αν παραφράσουμε μια γνωστή φράση, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν είναι οι μπαταρίες που μας αξίζουν, αλλά είναι οι μπαταρίες που χρειαζόμαστε τώρα.

Με πληροφορίες από Vox