Действительно ли технология аккумуляторов достигла своего предела и остановилась в развитии?

В 2019-м году Нобелевская премия по химии досталась Джону Гуденафу, Стэнли Уиттингему и Акире Ёсино за разработку литий-ионных аккумуляторов. Технология аккумулирования энергии на доступной химии существует уже тридцать лет и коммерчески окупилась практически во всех промышленных отраслях.

Почему технология аккумуляторов не мертва

Последнее время мы с вами часто слышим о тех или иных разработках в этой области, например:

• • китайском органическом аккумуляторе для покорения Космоса,
• • о литий-металлических батарейках,
• • о жидкостных,
• • твердотельных,
• • марганцево-водородных,
• • воздушно-цинковых,
• • и других новых аккумуляторах.

Но ни одна из этих технологий не даёт значительного роста срока службы и не увеличивает автономность в разы. Они всего лишь немного совершенствуют существующие аккумуляторы, расширяя рабочий температурный диапазон и добавляя надёжности в экстремальных условиях.

Всё это последствия ограничений химической промышленности и коммерциализированных в 1991-м году аккумуляторных технологий на основе лития. Рамки и границы сопутствуют области аккумулирования энергии с самого начала, потому что в нашей реальности просто физически всему есть предел.

Ограничения аккумуляторов — это естественно

Чайный пакетик можно использовать для приготовления 2–3 чашек чая. Но в итоге цвет и вкус становятся настолько слабыми, что вам нужно взять другой такой же. Получается, что у чайного пакетика срок службы до 3 чашек чая, но некоторые из них едва ли способны приготовить 1 приличную чашку чая.

Точно также из лимона, апельсина или лайма вы можете выжать сколько-то сока, после чего придётся уже ковыряться во внешней кожуре.

Чтобы устройства дольше работали, они должны быть лучше!

Если вам попался смартфон очень жадный до энергии, то не будет никакой разницы, какая батарея в нём используется — в конечном итоге она всё равно разряжается быстрее, чем в другом оптимизированном смартфоне.

Светодиодные лампы выглядят почти как обычные и помещаются в ту же розетку, но потребляют лишь небольшую часть мощности в отличие от обычной лампочки. Обычная лампочка мощностью 50 Вт легко заменяется светодиодной мощностью 7–9 Вт.

И во многих случаях, даже если светодиодная лампочка работает в течение нескольких часов, она либо тёплая на ощупь, либо холодная. Технология светодиодов в эталонном представлении преобразует энергию в свет с эффективностью около 92–98%. Таким образом, только 2–8% энергии расходуется на тепло (в реальной жизни КПД, разумеется, меньше и в среднем для лучших изделий от таких производителей, как Cree или Philips, находится в районе 30%-40%, а для дешёвых китайских — в районе 15%; в 2020-м году в передовых изобретениях достигает 60%).

Многие гаджеты до сих пор не оптимизированы по энергопотреблению

Используемые в устройстве технологии энергосбережения имеют гораздо большее значение для срока службы батареи, чем её ёмкость или мощность. Когда сами устройства изначально проектируются под сниженное энергопотребление (их называют энергоэффективными), тогда может показаться, что любая подключенная к ним батарея будет «работать очень, очень, очень долго».

В ближайшие годы ожидаются важные события в отрасли, которые нацелены на решение следующих проблем с аккумуляторами:

1. 1. Снизить стоимость создания
2. 2. Увеличить безопасность
3. 3. Продлить срок эксплуатации (службы)

До тех пор, пока аккумуляторы не станут дешёвыми, взрывоустойчивыми и бесконечно перезаражяемыми (безо всяких циклов), о застое в развитии технологии говорить рано.