Аккумуляторные технологии упираются в потолок своего развития последние лет тридцать. Первые заметные сдвиги начали происходить не так давно в 2016-м году, когда крупные производители всерьёз восприняли рынок электромобилей с литиевыми батареями вместо бензобака. Каждый последующий год размеры инвестиций в автономность транспорта и гаджетов росли многократно.
Узнайте, как машины Тесла и электромобили приближают аккумуляторы будущего к владельцам смартфонов.
По результатам 2018-го мы можем говорить, что всего за год наука заметно преобразила рынок батареек. Теперь уже никто не сомневается, что компактные перезаряжаемые энергоносители постепенно превращаются в нечто ценное и значимое, без чего дальнейшее развитие цивилизации невозможно. Предлагаем узнать, какие именно события к этому привели.
Что нового в мире аккумуляторов в 2018-м году?
Для более лёгкого восприятия списка ниже рекомендуем вспомнить, какие типы батарей используются сегодня в смартфонах и электронике, их минусы и плюсы, особенности.
1. До 100% за секунды
Все электромобили должны оснащаться быстрой зарядкой. Неприемлемо ждать 6-10 часов, пока он «заправится» — так считают автоконцерны, и они правы. В 2018-м году Tesla Model S с батареей 85 кВт/ч заряжается до 100% за полтора часа. Если у вас нет времени ждать дольше 20 минут, то он зарядится лишь до 50% (и дальше будет замедляться). За последние месяцы учёные приложили все усилия для достижения более крутых результатов.
Например, разработчики технологии StoreDot добились скорости 60 секунд при зарядке среднестатистического смартфона с батареей 2400 мАч до 100%. При этом ничего не взрывается и не перегревается, но пока дорого для гаджетов.
Технологией уже заинтересовались автопроизводители, где для 500-километрового пробега электрокару достаточно подключиться к розетке на 5 минут.
В 2017-м StoreDot ничего так и не выпустили, в 2018-м лишь завершили практические исследования. Вероятно, в 2019-м стартап начнёт демонстрировать первые коммерческие образцы. Если они провалят дедлайны, то ждать придётся до 2021-го — тогда на арене появится монструозный игрок с колоссальными возможностями для ускорения запуска свежеизобретённых батарей.
2. Защита от взрывов и пожара
После многочисленных происшествий с аккумуляторами смартфонов и всевозможных гироскутеров, электросамокатов и прочей электроники в масштабах всей планеты были утверждены новые правила перевозки таких устройств, а также их отдельных компонентов — литиевых батарей. Перемены уже давно назрели в безопасности.
Аккумуляторы правда взрываются и могут не только спалить ваш дом или автомобиль, но и даже убить своего владельца.
Основное решение — отказ от жидкостного электролита в пользу твердотельного. Тем самым снижается вероятность опасных химических реакций в случае повреждения разделителя или оболочки. В 2018-м впервые запущено массовое производство таких аккумуляторов в Китае.
И это далеко не единственное достижение инженеров Поднебесной. В прошлом году они протестировали непревзойдённую батарейку на основе органики, способную работать даже в космосе.
3. Повышение ёмкости и мощности
До сих пор сколь-нибудь реальных перемен в этом направлении нет. Все предыдущие пункты касаются совершенствования уже существующих батарей. Однако их ёмкость и эффективность практически не возрастают. Особенно, если говорить об опытных образцах, а не эфемерных образцах из фантазии учёных.
Литий-ионные батареи останутся главным источником питания гаджетов и транспорта как минимум ближайшие 10 лет.
Увеличение плотности АКБ — главная цель дорогостоящих батарейных проектов вроде Prieto Battery («пенная батарея») или воздушно-цинковый аккумулятор от MGX Minerals. Но их скромные на сегодняшний день достижения пока не впечатляют. К примеру, Apple не питает тщетных надежд и просто оптимизирует работу своих iPhone и iPad с существующими несовершенными литиевыми ячейками.
4. Выбор доступных материалов
Углерод и вода — эти альтернативные материалы в 2018-м учёные впервые применили при создании протонного аккумулятора. Он перезаряжаемый и вполне годится для замены литиевых ячеек в телефонах, планшетах и электрокарах. Его проще изготовить, дешевле добыть и безопаснее утилизировать.
Протонным АКБ заинтересовались в Tesla — коммерческий запуск вполне реален в ближайшем будущем на базе австралийского Университета RMIT.
С целью удешевления аккумуляторов для транспортных средств и электроники за последний год были созданы литий-серный, на основе этилоцитата, с использованием металлов, щёлочи и даже воздуха. Разумеется, далеко не все из них смогут попасть в ваш телефон в качестве ячейки питания. Но изобилие объявленных в преддверии 2019-го разработок не оставит равнодушным даже самого далёкого от науки человека.
5. Более простая (и дешёвая) утилизация
Учёные и экологи бьют тревогу — утилизация гаджетов и автомобилей ложится на плечи всё большего количества производителей. Это отражается на ценах и экономиках государств в целом.
С помощью достижений из предыдущих пунктов множество проблем решить всё-таки удаётся, но как долго ждать этих технологий, никто не говорит.
Что делать с существующими литий-ионными батареями? Нам с вами — обычным пользователям — пока остаётся следовать этой инструкции. Но в масштабах всей планеты вопрос уже ставится ребром для поставщиков электроники. Теперь они вынуждены вкладывать в предприятия переработки и более «чистые» альтернативные материалы.
6. Уменьшение размеров
Слово «смарт» уже знают даже бабушки на лавочке у подъезда. «Умными» стали телефон, телевизор, часы, пылесос, весы, планшет, холодильник, кольцо, браслет, роутер, дома и даже целые города. Новый мир или даже эпоха преобразовали человеческий уклад жизни. Вряд ли вы удивитесь, если мы скажем, что в 2018-м появились умные кроссовки или спортивная куртка — в новостях то и дело выходит какое-нибудь «смарт-устройство» с подключением к интернету.
Интернет вещей (Internet of Things) — то, что у всех на слуху вместе с такими словами, как 5G и Bluetooth-гаджеты. И аккумуляторы продолжают оставаться их слабым звеном.
Чем меньше такой девайс, тем больше пространства требуется оставить для ячейки питания. Ведь никто не захочет заряжать кольцо или кроссовок каждый раз перед выходом на улицу. А что если смарт-часы разрядятся в самый пик активной пробежки? Производители прекрасно знают об этих проблемах.
7. Тренд начала 2019-го
После того, как первая важнейшая для всего мира выставка электроники CES 2019 завершилась в январе, производители (лидеры рынка, их конкуренты, поставщики и партнёры) осознали — аккумуляторы должны стать не только надёжнее, безопаснее, дольше работать и меньше зависеть от размеров, но и поддаваться гибкости.
В мире гаджетов и смартфонов назревают перемены форм-факторов от моноблочных конструкций к складным и тонким корпусам.
Под это подстраиваются и производители батарей. Одной из наиболее реальных технологий стала батарея Kenax J.Flex — ей прочат стать главным элементом питания гнущихся телефонов Samsung, Xiaomi и других брендов в 2019-2020-х годах. Стабильная и коммерчески-реализуемая разработка вот-вот воспрянет, выдерживая 200 тысяч изгибаний напополам без электрохимических потерь.
***
За прошлый год учёные выяснили, что нынешние аккумуляторы можно вытолкнуть за известные пределы их возможностей, не влияя на мощность или перегрев. Однако без инвестиций в новые материалы и без совершенствования иных способов подзарядки (как от тела пользователя) уже в 2020-м многим разработчикам высокотехнологичных гаджетов придётся туго.
Если у вас возникли вопросы, то отправьте сообщение ВКонтакте @NeovoltRu, чтобы получить помощь. Подпишитесь в группе на новости из мира гаджетов, узнайте об улучшении их автономности и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter.
