Каталог № 12 от 11.10.2017
 

Catalog

Бесплатная доска объявлений
Survey
Вы покупаете через интернет?
Яндекс.Метрика  
 
  free html hit counter

 

Заказы на сайте принимаются только в электронном виде

Blog / News RSS 2.0

Будущие аккумуляторные батареи для мобильных гаджетов будут в 10 раз мощнее и экономичнее!

Не доживающие до конца рабочего дня смартфоны и разряжающиеся под ноль после трех-четырех часов игр планшеты, по правде говоря, надоели. Мощность процессора и качество дисплея растет опережающими темпами, тогда как аккумуляторные батареи кардинально не меняются вот уже десять лет. Тем не менее, кое-какие подвижки в развитии источников автономного питания для мобильных гаджетов все же наблюдаются..

Можно выделить три ключевые проблемы, свойственные современным батареям для мобильных гаджетов. Первая – это дисбаланс между емкостью и габаритами литий-ионных аккумуляторов. Проще говоря, чтобы смартфон работал без подзарядки не один, а два дня, его приходится оснащать значительно более крупной и увесистой батареей.

Вторая проблема – довольно быстрый износ литий-ионных аккумуляторов. В теории они приходят в негодность спустя тысячу циклов заряда-разряда. На практике же из-за неправильных условий эксплуатации этот показатель обычно вдвое меньше. Правда, в случае смартфонов и планшетов быстрый износ не столь критичен, как для ноутбуков. Гонясь за модой, пользователи покупают новые мобильные гаджеты раньше, чем изнашиваются батареи старых.

И наконец, третья проблема – длительное время зарядки батарей. Тут получается палка о двух концах: зарядка аккумулятора мощным током происходит быстрее, но при этом он сильнее изнашивается. Тем не менее, ученым предстоит решить все три вышеупомянутые проблемы, а инженерам – в кратчайшие сроки поставить на конвейер источники автономного питания нового типа.

Энергетическая плотность батарей

Аккумуляторы прошлого поколения (никель-кадмиевые) обладали энергетической плотностью 40 Вт*ч/кг. Это означает, что мощность типичной 50-граммовой батареи составляла всего-то 2 Вт*ч. С переходом на литий-ионную технологию энергетическая плотность аккумуляторов выросла более чем в два раза – до 100 Вт*ч/кг.

Принцип работы аккумуляторных батарей, независимо от применяемой в них технологии, довольно схож: при зарядке электрическая энергия превращается в химическую, а во время разрядки – наоборот. Энергетическая плотность аккумулятора зависит от материала электродов и находящегося между ними электролита.

В большинстве Li-ion-батарей электроды выполнены на основе литиевого соединения либо графита с ионами лития. Электролит же представляет собой безводную жидкость (вязкую массу) на основе литиевых солей. Но даже здесь наука еще не сказала своего последнего слова.

Замена жидкого электролита твердым

Новейшие разработки в области литий-ионных аккумуляторов принадлежат японской компании Toyota. Речь идет о Li-ion-батареях на основе твердого вещества: электроды сделаны из графита и оксидов лития и кобальта, а твердый электролит – из сульфидов. Подобные аккумуляторы обладают рекордной энергетической плотностью – до 245 Вт*ч/кг.

Батарея Toyota с твердым электролитом

Батарея Toyota с твердым электролитом

В отличие от Li-ion-батарей с жидким электролитом, батареи Toyota не страдают от перегрева, зато боятся контакта с водой, в том числе влажным воздухом. Над решением данной проблемы инженерам Toyota еще предстоит поломать голову. Тем не менее, старт производства аккумуляторов высокой плотности для гибридных автомобилей Toyota запланирован на 2015 год. Когда же именно данная технология перекочует на мобильные гаджеты, пока можно лишь гадать.

Увеличение площади химической реакции

Ускорить процесс зарядки батарей, а заодно и немного повысить их энергетическую плотность, можно путем наращивания площади соприкасания электродов с электролитом. Ученые из Политехнического института Ренсселира предлагают покрывать электроды микроскопическими частицами кремния, так называемыми «наночашечками». Конусовидные «наночашечки» способны сжиматься и растягиваться, чтобы выдерживать механические нагрузки во время поглощения и высвобождения ионов лития.

Покрытый наночастицами кремния электрод батареи Политехнического института Ренсселира

Покрытый наночастицами кремния электрод батареи Политехнического института Ренсселира

Альтернативное решение для ускорение зарядки батарей – биологическое – предлагают исследователи из Мэрилендского университета. Они предлагают наносить на электроды трубчатые вирусы табачной мозаики (частого гостя в лабораториях по исследованию нанотехнологий) и для фиксации покрывать их тончайшим слоем металла. То есть вирусы участия в химической реакции не принимают, а лишь служат для создания микроскопического рельефа.

«Вирусная» аккумуляторная батарея Мэрилендского университета

«Вирусная» аккумуляторная батарея Мэрилендского университета

Переломным моментом в технологии создания аккумуляторов может стать открытие ученых из Калифорнийского университета в Риверсайде. Они нашли природный пример дешевых наночастиц – зубы панцирных моллюсков, поросшие толстым слоем кристаллов магнетита (магнитного железняка).

Кристалл магнетита – самого твердого биоматериала на планете

Кристалл магнетита – самого твердого биоматериала на планете

Замена второго электрода «кислородным»

Компания IBM в сотрудничестве с Сент-Эндрюсским университетом Шотландии спроектировала ультрасовременный литий-кислородный аккумулятор. Один из электродов, как и электролит, у него самые что ни на есть обычные, а вот второй представляет собой пустотелую углеродную мембрану. Она-то и наполняется воздухом из окружающей среды, после чего кислород вступает в химическую реакцию с литием. Ожидается, что энергетическая плотность литий-кислородных батарей превысит в десять раз показатели традиционных Li-ion-решений. Жаль только, что задумка IBM еще очень далека до коммерческой реализации.

Литий-кислородная батарея IBM

Литий-кислородная батарея IBM

Новые сочетания химических веществ

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4) вовсе не являются новинкой и использовать их для некоторых задач выгоднее, чем литий-ионные. Имея сравнительно невысокую мощность, они заряжаются очень и очень быстро, что делает их подходящим решением, к примеру для авиамоделирования. Ученые из Массачусетского технологического института, подарившего миру немало открытий, создали литий-железо-фосфатную батарею, заряжающуюся всего за одну минуту. Уже полным ходом идут разговоры о том, чтобы начать применять LiFePO4-батареи еще и в мобильных гаджетах.

Литий-железо-фосфатная батарея

Литий-железо-фосфатная батарея

Меньше и тоньше

Увеличение энергетической плотности аккумуляторов, а также ускорение из зарядки, позволит создавать крохотные и, что не менее важно, утонченные батареи, например для носимых электронных гаджетов: умных наручных часов, очков дополненной реальности, а затем и аналогичных контактных линз.

Гибкая батарея из целлюлозы SoftBattery

Гибкая батарея из целлюлозы SoftBattery

Тончайшая реально существующая в данный момент батарея – дело рук инженеров из японского научно-исследовательского центра AMIC. Ее толщина составляет всего полмиллиметра. Находчивые японцы планируют размещать столь утонченные аккумуляторы на тыльной стороне солнечных батарей и дисплеев электронных книг.

Полумиллиметровая батарея AMIC

Полумиллиметровая батарея AMIC

Выводы

По всей видимости, ждать двух- или даже трехкратного прироста емкости аккумуляторов для мобильных гаджетов осталось совсем не долго – лет пять. Тогда как столь желанный десятикратный прирост станет реальностью не раньше чем в 2020-х.

Правда, это не означает, что мобильные гаджеты будут работать дольше. Производители электроники вряд ли не поддадутся искушению сделать их еще тоньше. То есть энергетическая плотность батарей вырастет, но из-за существенного уменьшения размеров время автономной работы останется прежним. Как говорится, мода требует жертв.


Articles

20 Ноября 2018
To begin, let us tell you that Sony Vaio is a Japanese company with a worldwide reputation. They were among the first to create a portable cassette and, together with Philips, developed a laser recording technology on CDs.
15 Ноября 2018
You can connect two Macs directly to one another through an Ethernet connection. To do this, you may have to use patch cords with intersecting pairs of Ethernet. Once connected, go to the Network settings window of each one, select the Ethernet connection and assign the IP addresses..
25 Октября 2018
The company Xiaomi has introduced a novelty - a smartphone middle class Redmi Note 6 Pro. The device is equipped with a 6.26-inch display with a resolution of 2280 by 1080 pixels, in the upper part of the screen there is a cutout where a double camera with sensors of 20 and 2 megapixels is..
23 Октября 2018
Promotional souvenirs help to promote the business, making the company more popular. They form a positive attitude towards the brand. But in order for such products to work, they must be practical, comfortable and stylish. Then they will be gladly accepted and will be used every day...
21 Октября 2018
In many ways, the choice of the cellular operator determines your future costs for those services, which, in turn, this operator provides you. And so the very first, and most basic, main question is how to choose a cellular telephone operator, what kind of communication will be cheaper and..

(empty)
 
Currency:
Blog / News
Language
Русский  English 
:
Powered by Arkada-bt