דרישות הכוח של 6G Networks

הגעתן של רשתות 6G מבטיחה שינוי פרדיגמטי בתקשורת אלחוטית, המציעה שיעורי נתונים שיא מעל 1 Tbps, עצלות תת-מילי השני, ואת היכולת לחבר מכשירים מבוזרים בצפיפות על פני מערכות אקולוגיות גדולות של IoT.עם זאת, יכולות אלה באים עם עלייה תלולה בצריכת אנרגיה. 6G מכשירים חייבים לתמוך להקות thertz מתקדמות, על גבי אינטליגנציה מלאכותית, ו-ידי התחממות מהירה יותר מאשר סוללות קריטיות, אשר יישארו, אשר יהיו יותר מאשר סוללת צמיחה מתקדמת של סוללות.

אתגרים נוכחיים בסוללות טכנולוגיה עבור 6G מכשירים

בעוד סוללות ליתיום-יון שימשו כפועלים למכשירים 5G, הם נופלים קצרים במספר ממדים מרכזיים הנדרשים ל-6G. האתגרים הבאים מייצגים את המכשולים הדוחקים ביותר שחוקרים ויצרנים חייבים להתגבר עליהם.

הכחשת אנרגיה: יותר כוח ללא תוספת של בולק

מכשירים 6G יארזו יותר כוח עיבוד, מערך אנטנה גדול יותר, וחיישנים מרובים לגורמים צורה קומפקטיים - במיוחד בישולים, משקפי מציאות מוגברת, ושתלים חכמים. ליתיום האמנה, מציעים תנודות אנרגיה סביב 250-300 Wh / ק"ג, אשר אינו מספיק לספק את כל השימוש בלחיות יום במכשירים כגון אנרגיה מוגברת ללא ביצוע סוללות כבדות יותר או בסיסי הוא דרישה גבוהה יותר של תאים.

מהירות: התאמת שיעורי נתונים

העברת הנתונים המהירה של 6G (בדרך כלל 100 פעמים מהר יותר מ 5G) יוצרת ציפייה כי זמני הטעינה צריכים גם לכווץ באופן דרמטי. משתמשים דורשים כי מכשיר יכול להיות טעון לחלוטין בתוך דקות, לא שעות. טכנולוגיות מחשוב מהיר נוכחי (למשל, 100W + טעינה חוט) לייצר חום משמעותי ופחתת בריאות הסוללה לאורך זמן.

אורך: ביצועים יציבים מעל מאות מחזורים

מכשירים 6G יפעלו בסביבות מגוונות וקיצוניות יותר - מאוטומציה תעשייתית וכלי רכב אוטונומיים ועד חיישנים מרוחקים באקלים קשים. Batteries חייב לשמור על יכולת של 80% לפחות לאחר 1000-2000 מחזורים תוך התנגדות להידרדרות מתנודות טמפרטורה, לחץ מכני, ושחרור מתמשך גבוה יותר.תאים ליתיום הנוכחי בדרך כלל מאבדים יכולת מהירה יותר בתנאים כאלה, במיוחד כאשר הם משולבים עם טעינה מהירה אלקטרו-פוליטית עצמית חומרים אלקטרו-עצמיים שפותחומים כדי להתמודד עם יציבות.

קיימות: חומרים ידידותיים לסביבה וכלכלה מעגלית

נפח ההתקנים המחוברים הצפוי בעידן 6G - טריליון חיישנים, אקטוטורים ומסופי משתמשים - יעמיד לחץ עצום על רשתות אספקה חומריות גולמיות ומערכות ניהול פסולת. סוללות נוכחיות רבות מסתמכות על קובלט, ליתיום וחומרים אחרים עם חששות סביבתיים ואתיים משמעותיים. Recycling סוללות ליתיום-יון נשאר מתחת ל -10% בעולם עבור 6G, את החיים שלמים יש צורך למזעריים, כמו גם חומרים פגומים, המאפשרים של סוללות ליסודות פחמן ולפתח סוללות.

טכנולוגיות סוללות חדשניות על Horizon

כדי להתגבר על האתגרים האלה, החוקרים רודפים אחר תיק מגוון של כימאים ואדריכלות של הדור הבא של סוללות.כל טכנולוגיה מציעה חילופי מסחר ייחודיים, והפתרון האופטימלי ישתנה ככל הנראה על ידי סוג המכשיר - מחיישנים זעירים ועד טלפונים חכמים ביצועים גבוהים תחנות בסיס.

סוללות חד-ארציות: בטיחות ואנרגיה

סוללות חד-מדינתיות להחליף את אלקטרוליט נוזלי עם חומר ion-conducting מוצק (למשל, קרמיקה, סולפטים, או פולימרים) עיצוב זה מבטל באופן חד-משמעי את הדליפה ואת הסיכונים ריצות תרמיים, המאפשר הפעלה בטוחה יותר במתחים חשמליים גבוהים יותר. סולידריות אלקטרוליטים גם מאפשר שימוש של משחת מתכת ליתת אלומיניום, אשר יכול להגדיל את האנרגיה לדחיסות 500- Wcapics / סוללות כגון תאים חשמליים.

Graphene Batteries: מוליכות וגמישות

Graphene, שכבת פחמן חד-אטומית, מציגה מוליכות חשמלית יוצאת דופן, כוח מכני ויכולות ניהול תרמי. ברקמות סוללות וקטאונדים, גרפן יכול להפחית באופן משמעותי את ההתנגדות הפנימית, ומאפשרת שיעורי טעינה של עד 10C (חיוב מלא ב 6 דקות) תוספי גרפן עבודה גם לשפר את השלמות המבנית במהלך רכיבה, להאריך את החיים מחזוריים, יותר, סוללות מבוסס גרפין יכול להיות גמישים עבור סוללות גרף 6G).

Lithium-Silicon Batteries: High Capacity Anodes

שרידי הסיליקון חיפשו זמן רב כי סיליקון יכול לאחסן עד פי עשרה יותר ליתיום מאשר גרף מכשירים המריאיגה העיקריים הוא כי סיליקון מתרחב על ידי יותר מ -300% במהלך ההצתה, גרימת חלקיק שברירי אובדן קיבולת מהירה וחדשנות עדכנית להשתמש בסוללות ננודות סיליקון (ללא סיליקון), חלקיקים גמישים) וקושרים גמישים כדי להתאים לשינויים ב- Silatechnologies ולהגדיל את הקיבולת גבוהה יותר עבור סיליקון זמן קצר יותר.

Bio-based and Sustainable Batteries

חששות סביבתיים הם עניין נהיגה סוללות שנעשו מחומרים מתחדשים או ביו-דידים. סוללות מבוסס ביולוגי להשתמש אלקטרודות שמקורן ב- lignin (מוצרי עץ), צלולוז, או פולימרים אורגניים, בשילוב עם אלקטרוליטים המבוססים על מים או נוזלי ionic בטוח. בעוד שגני אנרגיה נמצאים כיום נמוך יותר מאשר ליתיום-יון (200 Wh/kg), הם מציעים יתרונות עלות, בטיחות, וסילוקחים יקרים, כמו צ'נדרום, כמו למשל, או חסיני מזון אורגני, כמו, או חשמל, למשל, למשל, כוח חיים, 6.

טכנולוגיות נוספות

כמה גישות נוספות נחקרות עבור נישות 6G ספציפיות:

  • (FLT:0) Sodium-Ion Batteries: ההרחבה:SeedFLT:1 (שימוש בסויום בשפע במקום ליתיום, תאים אלה מציעים עלויות נמוכות וביצועים מקובלים עבור מכשירים נייחים או נמוכים כוח. CATL השיקה סוללות נתרן עם צפיפות אנרגיה של 160 Wh / ק"ג, מתאים לרשת חכמה וגיבוי בסיס.
  • (FLT:0) ליתיום-סולפור בטריקים: ההרחבה: 1:1 עם צפיפות אנרגיה תיאורטית של 2600 Wh / ק"ג (sulfur Cathode, Lithium מתכת aode), אלה הם בין המבטיחים ביותר עבור יישומים רגישים משקל כמו מל"טים ולוויינים.האתגר העיקרי הוא אפקט מעבורת פוליסולפיד, אשר גורם קיבולת חדשה מארחת (למשל, אלקטרו-דלקתיים) ואלקטרומגנטית.
  • (FLT:0) Supercapacitors ו- Hybrid Systems: FIRLT:1) עבור צרכי כוח מפוצצים (למשל, העברת אות גבוה 6G), supercapacitors יכולים לטעון בשניות ואחרונה עבור מיליוני מחזורים.שלב supercapacitors עם סוללות אנרגיה גבוהה אדריכלות היברידית נותן 6G יכולות מהירות ו חברות סיבולת ארוכות כמו מקסוול (כיום) ו-Scapaciton לייצר כמה צינורות אנרגיה גבוהה עם סוללות יריבות.
  • (FLT:0) אינטגרציה קצירת אנרגיה:FLT:1); מכשירים 6G יותר ויותר לשלב איסוף אנרגיה ממקורות הסביבה - תדר רדיו (RF), רטט, סולרי, או תרמי ⁇ s. Batteries יכול להיות בגודל או לחסל יישומים כמו מסלולי נכסים או חיישנים סביבתיים ישנים רוב הזמן.

השפעה על ביצועי התקנים 6G וקיימות

ההתקדמות בטכנולוגיית סוללות תתרגם ישירות לשיפורים מוחשיים עבור משתמשי קצה, מפעילי רשת והסביבה.כאן אנו בודקים כיצד כל חידוש משפיע על מדדי ביצועים מרכזיים ותוצאות קיימות.

שעות ארוכות יותר מאפשרות קישוריות רציפה

עם סוללות היברידיות מוצקות או ליתיום היברידית להשיג 400-700 Wh / ק"ג, טלפון חכם 6G יכול לפעול עבור 2-3 ימים על תשלום יחיד, גם עם עיבוד AI תמיד על ידי זרימת נתונים גבוהה קידוד גבוה.עבור חיישנים פרוסים באזורים מרוחקים (למשל, זיהוי יערות, ניטור האוקיינוס), חיי סוללה מורחבים פירושו פחות ביקורים תחזוקה ועלויות תפעוליות נמוכות יותר.

מהיר יותר צ'ינג תומך בשימוש גבוה-בנדי

סוללות Graphene-enhanced ואדריכלות אלקטרודה אופטימיזציה מאפשרים זמני טעינה של מתחת 10 דקות. עבור מכשירים ניידים 6G, זה אומר שמשתמשים יכולים במהירות למעלה במהלך עצירות קצרות, להבטיח כי תמיד יש להם יכולת רוחב פס מלאה זמין.ב ציים אוטונומיים או מזל"טים, טעינה מהירה על מחסנים מאפשר פעולות עגולות עם מינימום זמן למטה.

קטן יותר, אור וגורם גמיש יותר

6G חוזה מכשירים משולבים בצורה חלקה בתוך בגדים, אביזרים, או אפילו גוף האדם. סוללות סולידריות מדינה יכול להיות מדלדל (ב-0.5 מ"מ) וניתן לעצב אותם לתוך ג'ממות מעוקלות, מתאים סביב תצוגות או בתוך צפיפות. סוללות מבוסס Graphene הם גמישים לחלוטין, המאפשרים טלפונים סלולריים או כתמים חכמים.

יתרונות סביבתיים וכלכלה מעגלית

המעבר לחומרים בת קיימא יפחית את ההסתמכות על מינרלים סכסוכים ויריד את טביעת הרגל של ייצור סוללות מבוסס ביו-יום וסוללות נתרן חינם מ- cobalt, ליתיום ומשאבים אחרים, מה שהופך אותם קלים יותר למקור ופירוק של סוללות מוצקות-מדינה, בעוד עדיין מכיל סוללות ליתיום, לחסל אלקטרוליטים נוזליים 23, לפשט תהליכי מחזוריים אחרים בחדשנות ישירה (כמו סוללות חשמליות) עבור חומרים רגישים ל-rexiticericligicial (או מ-religcy) עבור חומרים חשמליים).

כיוונים עתידיים של Outlook ומחקר

ציר הזמן לשילוב סוללות הדור הבא האלה למכשירי 6G תואם את הגלגל המסחרי הצפוי של 6G בסביבות 2030. , צמיגים ראשוניים 6G וטיפוסי אבטיפוס כבר משתמשים במושגים מתקדמים של סוללות, אבל ייצור המוני ידרוש פריצות דרך משמעותיות.המגמות הבאות יניבו את הנוף העתידי.

שיתוף פעולה בין-פרלמנטרי

אף ישות יחידה לא יכולה לפתור את כל האתגרים.חדשנות בסוללות עבור 6G דורשת שותפויות קרובות בין מדענים חומריים, מהנדסי חשמל, מוליכים למחצה, וגופים סטנדרטיזציה של טלקום.קונסורטיה כמו FLT:06GWorldFLT 1 ו-FLT:2 (ITU-R WP5DFLT 3) מתחילים לשלב יעילות אנרגיה ומקור אנרגיה ל- 6Gmaps, כגון מרכזי מחקר משותף של EU, כגון מרכזי של חברת HP.

טכנולוגיות אנרגיה - מודעות 6G Networks

רשתות 6G עתידיות יועדו עם מודעות אנרגיה בשכבות מרובות.מצב הסוללה של מכשירים קצה ניתן לדווח לרשת, אשר לאחר מכן יכול להתאים את הפרמטרים שידור (למשל, מודולציה, בחירת בטאאם) כדי למזער את צריכת החשמל במהלך מצבים קריטיים בפלילים נמוך.זה משלב התנהגות סוללה לתוך הלולאה אופטימיזציה רשת.

תקנות סטנדרטיזציה ובטיחות

כסוללות מוצקות וחידושיות אחרות נעות לקראת המסחר, תקני התעשייה לבדיקות בטיחות, תחבורה, ובינלאומיות יצטרכו להתפתח.ה-FLT:0UN ADRIRFLT:1 ו-FLT:2IEC 6213303FLT:3 עכשיו להניח תאים אלקטרוליטיים נוזליים; פרוטוקולים חדשים מנסחים עבור אלקטרוליטים מוצקים וגמישומיים (G) חייבים להיות מוכנים לשילוב של מערכות אבטחה מוקדמות יותר.

אחסון אנרגיה מופץ ב 6G Edge

סוללות הן לא רק עבור מכשירים משתמשים. 6G רשתות יהיה להסתמך על פריסות צפופות של תאים קטנים, שרתי מחשוב קצה, וחוזרים כי ייתכן שיש להם גישה מוגבלת לרשת החשמל. מערכות סוללות מחוסמות - אולי באמצעות סוללות EV חיים שני - יכול לספק כוח גיבוי וסיוע עומסי רשת. אנרגיה משולבת עם תחנות בסיס יכול גם לתמוך בדור אנרגיה מתחדשת מקומי, צמצום טביעת הרגל פחמן של רשת דלימים (כמו ניקל) או חומצות שומן (LG) כבר 6 חודשים) כמו חומצות שומן) עבור חומצות שומן (R) כמו חומצות שומן לטווח קצר) כמו חומצות שומן (R) כמו חומצות שומן (R) כמו ניקל).

תפקידה של AI בחדשנות

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונה הם מאיצים את חומרי הסוללה וגילויים.באמצעות חישובים של בדיקות וירטואליות ומודלים ניווניות יכולים להציע אלפי פורמולות אלקטרוליטטה חדשות או מבנים אלקטרודה ב-Silico, אשר מאומתים על ידי ניסויים אוטומטיים.חברות כמו FLT:0IBM ResearchFLT:1 השתמשו ב- AI כדי לזהות מועמדים אלקטרוליטנטים יציבים בשבריר של זמן קצר של זמן, כדי לאפשר אופטימיזציה דיגיטלית, בזמן אמתית, תוך כדי להקלידוקסטיבית תאים.

מסקנה

המסע לעבר 6G הוא בלתי נפרד מהתקדמות במקביל בטכנולוגיית סוללות.ללא אנרגיה גבוהה, מכשירים מהירים, כריזמים, מקורות כוח לטווח ארוך, ומקורות כוח בר קיימא, החזון של קישוריות כל מקום, אולטרה-ברואדורה תישאר מחוץ להישג ידם. Solid-state, גרפן, ליתיום-סיליקון, סוללות מבוססות השקעה ביולוגית, כל מציעים מסלולים מבטיחים, כל אחד עם כוחות ייחודיים כדי לקבוע את התקני הסוללות המוקדמות, אך לא יחייבודות, אלא גם את הסוללות הקיימות, אלא גם את התקני זמן קצר יותר, אך ורק כדי להפוך את הסוללות הקיימות, אך ורק לחדשנות, אך ורק לחדשנות, אך ורק לחדשנות, אך ורק לחדשנות, אך ורק לחדשנות, אך ורק לטכנולוגיות הקיימות, אך ורק לחדשנות, אך ורק לחדשנות, אך ורק לטכנולוגיות סביבתית, אך ורק לטכנולוגיות הקיימות, לא יהיו יותר, אך ורק לטכנולוגיות הקיימות, הן דורשות, אך ורק לחדשנות, אך ורק לחדשנות, אך ורק לחדשנות, אך ורק לטכנולוגיות מתקדמות יותר, הן דורשות, אך ורק לטכנולוגיות הקיימות, אך ורק לטכנולוגיות הקיימות, אך ורק לחדשנות, הן דורשות, הן מהירות יותר, הן, הן דורשות, אך ורק לטכנולוגיות מתקדמות יותר,