Компьютерная техника Новости рынка

Аккумуляторы будущего: чего ждать от технологий?

Написано Natalia

Современные аккумуляторы не лишены многих недостатков: они жесткие, много весят, обладают невысокой емкостью, требуют частой подзарядки. И если в смартфонах это еще хоть как-то можно перетерпеть, то вот электрокары остро требуют новых решений. Поэтому ученые уже разработали достаточно новых технологий, способных перевернуть наше современное представление о батареях и о процессе зарядки.

Самым слабым местом современных смартфонов и прочих гаджетов является аккумулятор, который требует регулярной зарядки, не позволяя добиться более-менее приличной автономной работы. Та же проблема стоит и перед электромобилями, которые на одном заряде могут проехать пока не более ста километров, а при не очень развитой инфраструктуре и длительном процессе зарядке это существенно ограничивает данную технологию.

Но разработки в этом плане уже ведутся, ведь на спрос всегда поступает предложение. Уже были идеи заменить литий-ионные аккумуляторы на литий-серные. Последние являются более емкими и не теряют эту емкость даже после 1500 циклов зарядки/разрядки. Но пока еще не решен вопрос с их утилизацией, а также тонкости эксплуатации при некоторых экстремальных условиях. Кроме этого, появились и другие более испытанные технологии.

Живые аккумуляторы

Одна из проблем, присуща литий-ионным аккумуляторам, решена стэндфордскими учеными. Так, обычная батарея в процессе эксплуатации способна покрываться микротрещинами, причем происходит это достаточно быстро, а при активной эксплуатации аккумулятор может прийти в негодность уже после двух лет использования. Поэтому было придумано покрыть батареи специальным полимером, в который добавить частицы графита, способного к «самозаживлению» по аналогии к используемой технологии в военной технике.

Те батареи, которые уже были изготовлены с таким специальным покрытием в лабораторных условиях, пережили около сотни циклов зарядки/разрядки, а их емкость при этом не снизилась. Если эксперименты и дальше будут успешными, то после того, как ученые добьются стабильной емкости после 300 циклов, технология вполне может появиться и на рынке смартфонов, а если количество таких циклов достигнет и 3000, а емкость батареи при этом не снизится, то революция может ждать и электрокары. Впрочем, ничего более пока неизвестно, а дату появления своей разработки ученые не называют.

Решение для электрокаров

Аккумуляторы электрокаров имеют еще больше проблем, чем аккумуляторы смартфонов. Мало того, что специальных заправок и розеток пока еще мало, даже в развитых странах, так и сам процесс зарядки может затянуться на несколько часов, что неприемлемо, особенно при путешествиях или деловых поездках. Соответственно, нужно разработать принципиально новый способ передачи электроэнергии. И он был найден.

Были предложены полностью новые типы заправочных станций, которые будут оборудованы передатчиками и приемниками электроэнергии одного размера, что позволит передавать огромное количество энергии прямо через воздух и даже на ходу, однако такая передача будет сопровождаться сильным электромагнитным излучением. А это делает невозможным использование технологии на обычных АЗС, ведь там и так полно всевозможных электрических приборов. А вот оборудовать специальные станции-коридоры вдоль трасс вполне можно, тогда батарея автомобиля будут заряжаться прямо на ходу, т.е. не придется останавливаться, а аккумулятор будет всегда заряжен. К сожалению, пока мощность таких устройств не превышает 0,5 кВт, но разработчики уверены, что в скором времен они достигнут мощности в 50 кВт, и вот тогда эта идея может быть воплощена в жизнь.

Гибкие аккумуляторы

Одна из проблем сегодняшних батарей проявляется еще и в том, что они жесткие, негибкие и достаточно тяжелые. Именно это является препятствием в разработке нового дизайна гаджетов, новой конфигурации и возможности гнуться. Специалисты из компании Nokia уже запатентовали новую технологию, которая позволит создавать гибкие аккумуляторы и, соответственно, гибкие смартфоны, а также вместить в аккумулятор как можно больше нужных микросхем, чтобы сделать работу гаджетов более быстрой и надежной. Над подобной проблемой работает и другая группа ученых – из Нью-Джерси. Там для решения задачи были использованы углеродные нанотрубки, которые можно многократно сгибать и разгибать. Их решение также поддается масштабированию, т.е. батареи можно будет выпускать в любом размере.

Вероятность появления и использования гибких аккумуляторов достаточно высока, ведь многие компании уже начали работать над выпуском гибких гаджетов, но пока удалось добиться только гибких дисплеев.

Быстрая зарядка

Если в современных аккумуляторах для их подзарядки используются химические реакции, на что уходят часы времени, то использование кремниевых батарей, где зарядка будет происходить за счет накопления ионов на поверхности самого материала сократит эту процедуру до считанных минут или даже секунд.

Для реализации данной идеи остается лишь решить проблему с излишней активностью кремния, поэтому его предлагают покрывать слоем неактивного графена. Такая технология уже подтвердила свою действенность на практике, но вот когда она появится в непосредственном использовании, неизвестно.

Експресс-зарядку обещают также ученые из Южной Кореи, где разработан ионистор, основанный на графене. Он способен заряжаться за 16 секунд! Один минус – он накапливает немного меньше электричества, чем обычный литий-ионный аккумулятор, зато такая быстрая зарядка не утомит пользователей, даже если будет проводиться несколько раз в день.

Естественно, некоторые из данных технологий могут показаться фантастикой, но ведь и персональные компьютеры и ноутбуки еще в прошлом веком казались чем-то недостижимым.