Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на

Есть зарядка? Что придет на смену литий-ионным аккумуляторам

Ближе всего к массовому производству находятся натриевые аккумуляторы с вдвое лучшими характеристиками. За ними идут графеновые суперкондесаторы и атомные технологии.

МОСКВА, 4 окт – РИА Новости. Антон Поляков. Если у вас есть современный смартфон, вам наверняка хоть раз в жизни приходилось в конце рабочего дня спрашивать у коллег или друзей зарядное устройство. Хотя, возможно, вы и так всегда носите "зарядку" с собой, зная, что при интенсивном использовании гаджет, особенно двух- или трехгодовалый, может сесть в самый неподходящий момент. Парадокс, но несмотря на тот огромный путь, что проделала электроника за последние 30 лет, все мобильные устройства по-прежнему оснащаются литий-ионными аккумуляторами, вышедшими на рынок аж в 1991 году, когда вершиной инженерной мысли в портативной технике был обычный CD-плеер.

Здание НИТУ «МИСиС»Шаговый двигатель и шток системы подачи пластин в рабочую камеруЗаготовки для создания рабочих элементов бетавольтаического генератора
Российские ученые придумали новый способ создания "ядерной батарейки"Группа ученых разработала технологию создания преобразователей энергии бета-излучения никеля-63 в электрическую энергию на основе монокристаллов пьезоэлектриков.
Технология по-прежнему живее всех живых. Самый известный предприниматель современности Илон Маск два года назад вложил пять миллиардов долларов в строительство своей "Гигафабрики" — огромного завода по производству литий-ионных аккумуляторов для электромобилей Tesla. Но что если ставка американского IT-бизнесмена оказалась ошибочной? Мы решили рассмотреть, какие технологии могут преобразить мир электроники в будущем.

Натрий

По мнению многих исследователей именно этот щелочной метал должен заменить дорогой и редкий литий, который, к тому же, является химически активным и пожароопасным. Принцип работы натриевых аккумуляторов аналогичен литиевым – для переноса заряда в них используются ионы металла.

Долгие годы ученые различных лабораторий и институтов боролись с недостатками натриевой технологии, такими как медленная зарядка и низкие токи. Некоторым из них удалось решить проблему. Например, предсерийные образцы аккумуляторов компании BroadBit заряжаются за пять минут и имеют в полтора-два раза большую емкость. Получив несколько наград в Европе, таких как Innovation Radar Prize, Eureka Innovest Award и ряд других, компания перешла к сертификации, постройке фабрики и получению патентов.

Графен

Графен – плоская кристаллическая решетка из атомов углерода толщиной в один атом. Благодаря огромной площади поверхности в компактном объеме, способной накапливать заряд, графен является идеальным решением для создания компактных суперконденсаторов.

© Fotolia / arsdigitalМолекулярная структура графена
Молекулярная структура графена

Уже сейчас существуют экспериментальные модели емкостью до 10 000 Фарад! Такой суперконденсатор создан компанией Sunvault Energy совместно с Edison Power. Разработчики утверждают, что в перспективе представят модель, энергии которой хватит для электроснабжения целого дома.

Аккумулятор смартфона Samsung. Архивное фото
Росавиация рассказала, как перевозить "взрывоопасный" смартфон SamsungТранспортировка новой версии смартфонов Samsung Galaxy Note 7, выпущенной после 2 сентября 2016 года, с аккумуляторами от других поставщиков и обновленным программным обеспечением, безопасна.
Плюсов у таких суперконденсаторов множество: возможность практически мгновенного заряда, экологичность,  безопасность, компактность, а также дешевизна. Благодаря новой технологии получения графена, сродни печати на 3D-принтере, Sunvault обещает стоимость батарей чуть ли не в десять раз меньшую, чем у литий-ионных технологий. Однако до промышленного производства пока еще далеко.

Есть у Sanvault и конкуренты. Группа ученых из университета Свинбурна, Австралия, также представила графеновый суперконденсатор, который по емкости сопоставим с литий-ионными аккумуляторами. Его зарядка производится за несколько секунд. Вдобавок он гибкий, что позволит его использовать в устройствах различных форм-факторов, и даже в элементах умной одежды.

Атомные батареи

Атомные батареи пока очень дороги. В ближайшее время они не смогут составить конкуренцию привычным нам литий-ионным аккумуляторам, но не упомянуть про них нельзя, ведь источники, непрерывно вырабатывающие энергию на протяжении 50 лет – это намного интереснее, чем перезаряжаемые аккумуляторы.

Принцип их работы, в некотором смысле, схож с работой солнечных батарей, только вместо солнца источником энергии в них являются изотопы с бета-излучением, которое затем поглощается полупроводниковыми элементами.

Батарейки
Ученый: изобретенная в РФ "ядерная батарейка" абсолютно безопаснаРоссийские ученые создали первый в мире опытный образец ядерного генератора с возможностью непрерывной работы на протяжении 50 лет. Руководитель коллектива ученых профессор Юрий Пархоменко в эфире радио Sputnik рассказал о новой разработке.
В отличие от гамма-излучения, бета излучение практически не опасно. Оно представляет собой поток заряженных частиц и легко экранируется тонкими слоями специальных материалов. Также оно активно поглощается воздушной средой.

На сегодняшний день разработки подобных батарей ведутся во многих институтах. В России о совместной работе в этом направлении объявляли НИТУ "МИСиС", МФТИ и НПО "Луч". А ранее аналогичный проект был запущен Томским Политехническим Университетом. В обоих проектах основным веществом является никель-63, получаемый облучением нейтронами изотопа никель-62 в ядерном реакторе с дальнейшей радиохимической переработкой и разделением на газовых центрифугах. Первый прототип батареи должен быть готов в 2017 году.

Однако подобные бета-вольтаические источники питания являются маломощными и крайне дорогостоящими. В случае с российской разработкой предполагаемая стоимость миниатюрного источника питания может составить до 4,5 миллионов рублей.

© Фото : City LabsАтомный источник питания на основе трития NanoTritium компании City Labs
Атомный источник питания на основе трития NanoTritium компании City Labs

У никеля-63 также есть конкуренты. Например, в Университете Миссури давно экспериментируют со стронцием-90, а в свободной продаже можно найти миниатюрные бета-вольтаические батареи на основе трития. При цене в районе тысячи долларов они способны питать различные кардиостимуляторы, датчики или компенсировать саморазряд литий-ионных аккумуляторов.

© Fotolia / alexstepanovСветящийся брелок с тритием
Светящийся брелок с тритием

Эксперты пока спокойны

Несмотря на приближение к серийному производству первых натриевых аккумуляторов и активной работе над графеновыми источниками питания, специалисты в отрасли никаких революций на ближайшие несколько лет не предрекают.

Электромобиль EL LADA. Архивное фото
Самарские ученые создают дешевые аналоги батарей для электромобилейУченые самарского университета создают дешевые и экологичные аналоги батарей для электромобилей - аккумуляторные батареи из алюминия, говорится в сообщении вуза.
В компании "Литеко", работающей под крылом "Роснано" и производящей в России литий-ионные аккумуляторы, считают, что поводов к замедлению роста рынка пока нет. "Устойчивый спрос на литий-ионные аккумуляторы обусловлен, прежде всего, их высокой удельной энергией (запасённой на единицу массы или объёма). По этому параметру они не имеют конкурентов среди перезаряжаемых химических источников тока, производимых на данный момент серийно"  комментируют в компании.

Впрочем, в случае коммерческого успеха тех же натриевых аккумуляторов BroadBit, рынок может переформатироваться в считанные годы. Если только владельцы и акционеры не захотят изрядно подзаработать на новой технологии.

Популярные комментарии
К самим аккумуляторам претензий особых нет. С учетом возросших габаритов телефонов, их емкость выросла на порядок за 10 лет. Вопрос скорее в энергопотреблении самих устройств. Даже если не брать в пример простые звонилки, мой самый первый коммуникатор с батареей 1100 работал в режиме GPS 4-5 часов, 10 лет назад. Сейчас вроде бы и техпроцессы далеко ушли вперед, и батарея у меня на 3000 стоит, и сложность задачи расчета координат по данным спутника не изменилась. Но продолжительность работы в режиме навигатора составляет ровно те же 4-5 часов. Ну может 6, в ночном режиме. Где прорыв, где энергосберегающие светодиодные экраны, суперэкономичные ядра, работающие на малой нагрузке, обещанные сопроцессоры для экономичного решения специфических задач ? Оно вроде бы все есть, но такое ощущение, что для решения старой задачи, с которой отлично справлялось одно ядро на 300 мегагерц и 64к оперативки, теперь нужны все 8 двухгигагерцовых ядер и 3 гига памяти.
4 октября 2016, 15:15
А, что думает об этом наш великий нано-технолог, вечно присутствующий при правительстве, господин Чубайс? Как известно, за большие государственные деньги, его ведомство готово родить в муках любой менее удачный, но более дорогой аналог чего нибудь, уже успешно кем-то произведённого. Вопрос в том, посчитает ли "для всея руси прогрессоопределяющее, их нано-превосходительство" для себя выгодным, этого чего-то, заниматься темой ?
4 октября 2016, 15:02
Рекомендуем
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала