Компания Samsung будет использовать графеновые батареи в своих смартфонах уже в 2021 году / Хабр

Компания Samsung будет использовать графеновые батареи в своих смартфонах уже в 2021 году / Хабр Карманный ПК
Содержание
  1. Почему у нас до сих пор нет аккумуляторов нового поколения?
  2. Лучшие внешние аккумуляторы для смартфонов
  3. Лучшие универсальные внешние аккумуляторы
  4. Лучшие внешние аккумуляторы для ноутбуков
  5. Емкость внешнего аккумулятора — что она означает
  6. Как выбрать хороший внешний аккумулятор?
  7. Лучшие внешние аккумуляторы для iphone
  8. Какие задачи решают новые технологии
  9. Стартапы: для долгой службы
  10. Лучшие внешние аккумуляторы большой емкости
  11. Стартапы, пообещавшие супертонкие аккумуляторы
  12. Графеновые аккумуляторы
  13. Особенности магний-графенового аккумулятора
  14. Что такое графеновый аккумулятор?
  15. Преимущества и недостатки
  16. Лучшие внешние аккумуляторы для телефонов
  17. Лучшие внешние аккумуляторы на солнечных батареях
  18. Лучший внешний аккумулятор для умных часов (с беспроводной зарядкой)
  19. О материале графен
  20. Где купить аккумулятор
  21. Твердотельные литий ионные батареи
  22. Энергия кожи
  23. Устройство
  24. Батареи на золотых нанопроводниках
  25. Микросуперконденсаторы, изготовленные по лазерной технологии
  26. Биологическое зарядное устройство bioo
  27. Пенные батареи
  28. Зарядка по воздуху ubeam

Почему у нас до сих пор нет аккумуляторов нового поколения?

Компания Samsung будет использовать графеновые батареи в своих смартфонах уже в 2021 году / Хабр

Буквально каждый месяц в течение многих лет мы слышим о том, что какая-то компания разработала аккумулятор нового типа. В новостях такого рода говорится обычно, что вскоре новый аккумулятор попадет на рынок, а электронные устройства с такими батареями смогут работать едва ли не годы. В начале этого года представители Министерства энергетики США даже заявили, что «найден святой Грааль индустрии аккумуляторов».

К сожалению, на самом деле ничего не меняется. Литий-ионные батареи остаются прежними, продолжительность работы умных часов, телефонов, планшетов и ноутбуков также почти не изменяется. А ведь создать аккумуляторы нового поколения пытаются многие стартапы. Часть добивается каких-то результатов, публикует очередную новость. Затем такой стартап обычно куда-то исчезает. Совпадение или заговор? Скорее первое, чем последнее.

Илон Маск, для которого жизненно важно создать более емкий аккумулятор, пока что занимается лишь оптимизацией существующих технологий производства литий-ионных батарей. Благодаря этому удается увеличить емкость таких аккумуляторов на определенное количество процентов. Но есть предел всему, и оптимизации аккумуляторов в том числе.

Многие исследователи считают, что для получения аккумуляторов нового поколения нужно использовать новые материалы и новые химические процессы. Некоторых успехов удалось добиться выходцам из MIT, основавшим компанию SolidEnergy. Это еще один стартап, который занимается разработкой литий-металлических батарей, емкость которых в два раза выше емкости аналогичных по размеру обычных аккумуляторов. По словам представителей компании, технология готова к коммерческому использованию. В таких аккумуляторах используется металлический анод, вместо графитового. Толщина слоя лития здесь уменьшена примерно в пять раз. Между металлическим анодом и катодом находится гибридный электролит, в состав его входят только негорючие вещества. По словам представителей компании, такие батареи не только более емкие, чем традиционные аккумуляторы, но и более безопасные.

Компания Samsung будет использовать графеновые батареи в своих смартфонах уже в 2021 году / Хабр

Правда, эта компания занимается разработкой аккумуляторов с 2022 года. Ранее она также заявляла о возможности начала коммерческого использования своих батарей. Сейчас руководитель SolidEnergy заявил о том, что в ноябре компания представит первый аккумулятор для дронов. В 2022 году планируется наладить массовый выпуск батарей для телефонов и носимых устройств. Возможно, так и будет, но SolidEnergy далеко не первый стартап, который рассказывает о том, что аккумуляторы нового типа уже выходят на рынок.

Проблема индустрии еще и в том, что сейчас, как и говорилось выше, исследованиями в области элементов питания занимается слишком много компаний. Проектов просто огромное количество — от «пенных» и жидких батарей до аккумуляторов с экзотическими соединениями в составе электролита. И явного лидера среди всех этих компаний нет. Особого энтузиазма такая ситуация не вызывает и среди инвесторов, которые не слишком охотно дают деньги на новые проекты.

А денег требуется много. «Для того, чтобы создать небольшую промышленную линию по производству аккумуляторов, создаваемых по новым технологиям, требуется около $500 млн», — говорит Гред Седер, профессор материаловедения из Калифорнийского университета (Беркли). Ученый возглавляет группу исследователей, которые пытаются найти новые химические реакции, которые подошли бы для использования в новых аккумуляторах. И даже, если бы перспективный аккумулятор был бы создан, перевести научную работу в сферу коммерции не так просто. Разработчики мобильных устройств или производители электромобилей будут тестировать новые батареи годами, прежде, чем принять решение. Инвестиции за это время не окупятся, а компания-разработчик будет убыточной. Ученый говорит, что наладить промышленную линию стоимостью в $500 млн сложно, особенно, если бюджет на год составляет $5 млн.

И даже в том случае, когда новая технология попадет на рынок, производителю аккумуляторов нового типа придется пережить нелегкий период адаптации и поиска покупателей. Но пока что до этого этапа никто не доходил. Так, компании Leyden Energy и A123 Systems, разработавшие новые, вполне перспективные технологии, так и не вышли на рынок. Им просто не хватило для этого денег. Еще два перспективных «энергетических» стартапа, Seeo и Sakti3, были куплены другими компаниями. Причем суммы этих двух сделок были гораздо ниже того, на что рассчитывали первые инвесторы компаний.

Крупнейшие производители электроники, Samsung, LG и Panasonic, заинтересованы больше в совершенствовании текущих своих продуктов и увеличении числа их функций, чем в получении батарей нового типа. Поэтому пока что продолжается процесс оптимизации Li-Ion батарей, созданных еще в 70-х годах прошлого века. Остается надеяться, что у SolidEnergy все же получится разорвать порочный круг.

Лучшие внешние аккумуляторы для смартфонов

Продолжает наш рейтинг лучших внешних аккумуляторов для смартфонов весьма приличный Power Bank с модулем для беспроводной зарядки, репутацию которому слегка подпортили недобросовестные продавцы. В сети хватает отзывов о подмене внешнего аккумулятора PLM11ZM (рекомендуемой модели) его сильно упрощенным «родственником» WPB15ZM. У второго порт Type-C не двусторонний, соответственно, он не поддерживает и технологию Power Delivery. Кроме того, у него значительно хуже дела с другими протоколами быстрой зарядки, а корпус полностью выполнен из пластика. Кстати, Xiaomi ничего не говорит о сертификации компанией Apple используемого контроллера Qi. Скорее всего, режим быстрой беспроводной зарядки с айфонами работать не будет (только Wireless 5В&1А).

Приятными особенностями внешнего аккумулятора PLM11ZM можно считать умение заряжать слаботочных потребителей и сквозной режим с постоянно работающим модулем Qi.

Многим из нас хорошо знакома продукция этой компании, постольку именно ZMI производит внешние аккумуляторы, продаваемые под брендом Xiaomi. Собственно, рекомендуемый повербанк является «близнецом» популярной 10-тысячной версии Mi Power Bank 2 по начинке, но упрятан в пластиковый корпус и может похвастать чуть более привлекательными эксплуатационными возможностями. К примеру, модель QB810 дополнительно оснащается разъемом USB Type-C (работает только на вход), имеет индикацию режима Quick Charge (двустороннего), последний может быть отключен при зарядке особо капризных девайсов. Часть фишек у этих аккумуляторов совпадает (автоматический старт при подключении нагрузки, поддержка слаботочных гаджетов), но есть и специфичное отличие. Power Bank от ZMI предпочитает работать с QC и не очень любит «питаться» напряжением 5 В. Кроме того, режим сквозной зарядки у QB810 реализован не лучшим образом.

К сожалению, найти в продаже реально классную модель PLM11ZM становится все сложнее, поэтому желающим приобрести Power Bank с функцией беспроводной зарядки приходится смотреть в сторону ее сильно упрощенной Essential-версии. Что потеряет потенциальный покупатель? Во-первых, и самое главное, выход по Type-C, вместе с поддержкой Power Delivery, а также ряд фирменных скоростных протоколов. В частности, Adaptive Fast Charging (Samsung) и Fast Charge Protocol (Huawei). Кроме того, разработчики зачем-то решили ужать поддержку «яблочных» стандартов зарядки до Apple 2.1A. Тем не менее, оставшаяся часть куда интереснее того, что может предложить альтернативное семейство внешних аккумуляторов Xiaomi, способных делиться энергией по стандарту Qi (бренд SOLOVE). Если же гаджет рассматривать строго в беспроводном плане, покупатель ничего не потеряет. 10 Вт, сквозная зарядка, цепкая поверхность — все на месте.

Второе поколение повербанков от Xiaomi комплектуется батареями с увеличенным рабочим напряжением, поэтому внешние аккумуляторы компании умеют запасать и отдавать больше энергии. Кстати, на упаковке девайса теперь честно указано: 10000 mAh (3,85 V) и 6900 mAh (5,1 V). Если учесть еще и КПД преобразователя, становится понятным — мощные портативные устройства десятитысячный Сяоми способен полностью зарядить только один раз, а среднестатистический смартфон 2—3. Иначе говоря, мы имеем дело с типичной городской моделью, поддерживающей технологию Quick Charge, а также имеющей специальный режим для обслуживания гаджетов с низкими токами зарядки (гарнитур, фитнес-браслетов и т.п.). Последний активируется двойным нажатием клавиши управления и действует на протяжении 2 часов. Пожалуй, лучший внешний аккумулятор для смартфона, и единственная претензия, которую можно предъявить Power Bank 2 — это очень маркий корпус.

Этот внешний аккумулятор не только освободит вас от необходимости спешно искать электрическую розетку для оживления севшего смартфона, но и существенно упростит процесс зарядки последнего. Разумеется, если тот поддерживает технологию Qi. Именно фактор удобства и стал для нас определяющим при выборе модели 10DQi от INTERSTEP в качестве лучшего беспроводного Power Bank, несмотря на явно завышенный ценник. Просто у конкурентов нет такой классной фишки, как док-станция, которая превращает внешний аккумулятор в элегантную подставку, а заодно и блокирует «обычные» порты для исключения возможности перегруза. Т.е. в штатном состоянии сквозной режим с несколькими потребителями не предусмотрен и это весьма разумно, постольку 18 Вт входной мощности на всех желающих не хватит. Все фирменные вариации технологии быстрой зарядки и слаботочники поддерживаются.

Лучшие универсальные внешние аккумуляторы

Электронная часть недорогих внешних аккумуляторов не позволяет вести быструю зарядку нескольких потребителей одновременно. Уже при подключении второй нагрузки, на всех выходных разъемах такого Power Bank напряжение опускается до стандартных 5 В. На их фоне рекомендуемая модель действительно выглядит универсалом, постольку имеет независимые схемы управления портами Type A и Type C, построенные на двух разных контроллерах. Кроме того, в Mi Power Bank 3 Pro используется пара батарей по 10 тысяч мА·ч каждая, а также специальный чип для их интеграции и выравнивания напряжения. По сути, нам предлагают два частично автономных внешних аккумулятора в одном корпусе, поэтому Quick Charge и прочие поддерживаемые вариации быстрой зарядки работают почти с любым сочетанием потребителей. Естественно, при одновременной нагрузке на оба порта Type A отдаваемая мощность делится «по-братски». Но есть и странность. Если ваш смартфон поддерживает USB OTG, его не получится зарядить через порт Type C.

Про мини ПК:  Обзор «бюджетного флагмана» Honor 10X Lite

Еще один хороший power bank от Xiaomi. В Mi Power Bank 3 Ultra Compact реализована расширенная версия стандарта Power Delivery (т.е. с протоколом программируемой подачи питания), чем рекомендуемый внешний аккумулятор выгодно отличается от своих предшественников и подавляющего большинства конкурентов.

Рассмотрим эту фишку на примере зарядки любой модификации Samsung Galaxy S21. Как известно, указанные смартфоны способны «принимать» мощность 25 Вт, причем, используя 9-вольтовый профиль. В то время, когда абстрактный Power Bank будет заряжать их на мощности 18 Вт, контроллер модели PB1022ZM договорится со своим «коллегой» в S21 о поднятии напряжения до 9.5 В, что обеспечит уже 22.5 Вт официально, а на практике даже чуть больше.

Второй бонус. В комплекте топовых Galaxy адаптера питания нет — нужно либо тратиться на «родной», либо заряжать смартфон имеющимся, но с потерей в скорости (скорее всего). Учитывая наличие сквозного режима, Mi Power Bank 3 Ultra Compact будет полезен и здесь.

Наконец, внешний аккумулятор с поддержкой PD PPS позволит хоть как-то продлить работу ноутбука в экстренной ситуации.

Продолжает наш топ лучших повербанков Romoss Sense 8P . Главной фишкой внешних аккумуляторов этого бренда можно считать информативный LED-индикатор, умеющий показывать не только текущий уровень заряда в процентах от полной емкости, но и входные/выходные напряжение или ток. Кроме того, индикаторы продвинутых версий Romoss сигнализируют о включении режима быстрой зарядки. Ну как продвинутых. Заряжать по протоколу Power Delivery 3.0 они готовы, но при подключении уже второго потребителя и в сквозном режиме переходят на использование основного профиля. Да, одновременно Sense 8P способен наполнять энергией три устройства и сам может принимать питание через три разъема, включая Lightning.

Обратите внимание! Судя по найденным обзорам, у пауэрбанков марки Romoss несколько завышен нижний предел слаботочного режима, т.е. их лучше не применять для зарядки особо деликатных маломощных гаджетов.

Даже пара телефонов в карманах или сумочке — сегодня явление обыденное, что уж там говорить о прочих носимых электронных гаджетах, без которых современный человек просто не выходит из дома. Стремительный ритм жизни диктует свои правила, и на подзарядку всего имеющегося «хозяйства» банально не хватает времени. Единственный разумный выход — покупка емкого внешнего аккумулятора с несколькими выходными портами, такого как MPX20000. Три одновременно подключаемых устройства, большая нагрузочная способность, поддержка Quick Charge, Power Delivery и MacBook Charging, возможность сквозной зарядки — весомый перечень аргументов в пользу рекомендуемой модели.

Повербанк универсален как в плане поддержки фирменных вариаций технологии быстрой зарядки, так и с точки зрения разнообразия имеющихся разъемов. Есть и неприятный момент — не любые комбинации нагрузок из числа заявленных возможны.

Лучшие внешние аккумуляторы для ноутбуков

В категории лучших внешних аккумуляторов для ноутбуков побеждает Baseus Power Bank PPJL000001. При всей запутанности ассортимента Baseus, эту модель легко узнать по встроенному кабелю Type-C оранжевого цвета. Да, решение спорное и понравится не всем. С другой стороны, а как еще производитель может предупредить умышленное или непреднамеренное использование третьесортных кабелей для передачи больших мощностей? Зато вы можете быть уверены, что любой девайс с поддержкой Power Delivery восполнит запас энергии максимально быстро, да и сам внешний аккумулятор будет «залит под завязку» за полтора часа. Кстати, на фоне других моделей, этот пауэрбанк выигрышно смотрится еще и благодаря способности к скоростной зарядке сразу двух-трех устройств. В Baseus обещают по выходам не хуже 45 Вт 18 Вт или 30 Вт 20 Вт 15 Вт, соответственно. Пожалуй, есть за что переплатить, если очень хочется.

Даже если ваш ноутбук не умеет получать питание через интерфейс USB, не огорчайтесь. Приобретя Power Bank, способный выдавать 20 В на выходе Type-C, и специальный переходник (PD-триггер), вы все равно сможете существенно увеличить время работы своего лэптопа в автономном режиме. Подходящие внешние аккумуляторы имеются в линейке Mulight компании Baseus, вам остается лишь подобрать гаджет достаточной мощности. К примеру, рассматриваемая модель BS-20KP04 (или BS-20KP204) «потянет» ноут с пиковым потреблением до 37.5 Вт, а 30-тысячная версия должна справиться с 55-ваттной нагрузкой. Естественно, для быстрой зарядки планшетов и смартфонов (включая iPhone, Huawei и Samsung), рекомендуемый Power Bank также подходит. Только имейте в виду, что портом Type-C в нем поддерживается лишь протокол Power Delivery.

Действительно один из лучших внешних аккумуляторов в своем классе, если не принимать во внимание достаточно скромный перечень поддерживаемых профилей Power Delivery. В первую очередь ZMI QB820 (он же ZMI 10) интересен своей функциональностью. Все три его разъема умеют эмулировать зарядное устройство Apple и поддерживают технологию Quick Charge. Правда, при одновременном подключении нескольких потребителей, только один из них будет заряжаться быстро и то не в сквозном режиме. Для порта USB Type C производителем заявлена максимальная мощность 40 Вт. На самом деле он «потянет» и 60-ваттные ноутбуки, но корпус будет заметно греться.

Своеобразной фишкой повербанка можно считать его умение работать в качестве USB-хаба. К примеру, обычную флешку к современному макбуку не подключишь, а через QB820 — пожалуйста.

Емкость внешнего аккумулятора — что она означает

Указывая для своих внешних аккумуляторов паспортную емкость, производители пишут правду, но не всю. Например, те 13 000 мА·ч, заявленные для Canyon CNE-CPB130, его встроенная батарея действительно имеет. Только вот полностью зарядить таким повербанком смартфон с аккумулятором на 4 000 мА·ч получится всего дважды.

Дело в том, что под номинальной емкостью здесь подразумевается запас энергии, накапливаемый батареей устройства при ее рабочем напряжении. В рассматриваемом случае оно примерно равно 3,7 вольта, что заметно ниже значения, определяемого спецификацией USB.

А постольку заряжать мобильную технику приходится посредством именно этого интерфейса, внутреннее напряжение преобразовывается к стандартным 5 В с пропорциональным уменьшением доступной емкости. Кроме того, часть энергии тратится на работу соответствующей электронной схемы. Для справки: в настоящее время во внешних аккумуляторах используются литий-ионные (3,6—3,7 В) или литий-полимерные (3,85 В) батареи, а КПД преобразователей лежит в диапазоне от 0,9 до 0,95.

Таким образом, зная «вместительность» батарей повербанка и смартфона, легко вычислить, сколько раз вы сможете зарядить первым устройством второе. Для этого паспортное значение емкости внешнего аккумулятора нужно умножить на рабочее напряжение его собственной батареи (если тип неизвестен, принимаем 3,6 В), разделить на 5 вольт интерфейса USB, а результат умножить на КПД (закладываемся на 0,9). В итоге мы получим полезную емкость девайса, которая и может быть использована при зарядке.

Завершая наш пример, имеем (13000 * 3,7 / 5) * 0,9 = 8658 мА·ч, чего достаточно для двух полных зарядок, скажем, Xiaomi Redmi 4X с его батареей на 4 100 мА·ч. И еще чуть-чуть останется «про запас».

Какую конкретно модель power bank лучше приобрести, зависит от потребностей, хотелок и внешних обстоятельств: емкости собственной батареи основного девайса, максимальной скорости его зарядки, нежелания обременять себя кабельным хозяйством, транспортных ограничений.

Как выбрать хороший внешний аккумулятор?

Если у вас есть несколько мобильных устройств (смартфон, планшет, ноутбук и так далее), то лучше выбирать многопортовую универсальную модель внешнего аккумулятора — таких, к слову, на рынке большинство. При этом следует помнить, что одновременное подключение нескольких потребителей автоматически блокирует режим быстрой зарядки (как правило). Буквально считанные Power Bank имеют полностью независимые выходные цепи, но и стоят они заметно дороже остальных.

Особенности реализации технологии быстрой зарядки у каждого производителя мобильной электроники свои, и этот момент приходится учитывать при выборе внешнего аккумулятора. Проще всего с фирменными стандартами Samsung и Huawei, приемлемая ситуация с поддержкой профилей питания у Apple, плохо дела обстоят с проприетарными выкрутасами семейства BBK (OnePlus, OPPO, VIVO и Realme). В данном смысле прозорливее всех оказалась компания Xiaomi, не ставшая мудрить с общепринятыми технологиями.

В целом же стоит ориентироваться на внешние аккумуляторы, поддерживающие протокол Power Delivery. Более того, новейшая его версия (с программируемой подачей питания — PD PPS) в определенных обстоятельствах способна даже превзойти скоростные показатели штатной зарядки.

Ну и последний довод — Power Delivery все-таки превратился в стандарт де-факто, в том числе и для питания / зарядки батарей современных портативных компьютеров. В общем случае рекомендация для владельцев ноутбуков простая — ищите Power Bank, умеющий отдавать энергию по 20-вольтовому профилю PD и не забывайте о мощности.

С макбуками Apple ситуация сложнее — некоторым из них требуется нестандартный профиль питания или обладателям таких моделей придется смириться с большей продолжительностью зарядки от внешнего аккумулятора.

Скорее всего, со временем беспроводной способ передачи энергии станет преобладающим. Но имеют ли практическую ценность модели Power Bank с поддержкой технологии Qi прямо сейчас— мы до сих пор не уверены. Пока еще слишком низок их КПД.

Про мини ПК:  Рейтинг смартфонов 2021: какой телефон лучше купить |

Немножко сэкономить на электричестве позволят внешние аккумуляторы с подзарядкой от солнечных батарей. Словом, выбрать есть из чего. Читайте, покупайте, пользуйтесь!

Лучшие внешние аккумуляторы для iphone

Современный набор протоколов быстрой зарядки неполон без технологии Power Delivery, именно поэтому в данной категории мы не рассматриваем внешние аккумуляторы с односторонним портом Type-C. У модели PLM12ZM последний работает как на вход, так и на выход, хотя DP в нем поддерживается только до второй версии. В числе прочих понимаемых протоколов отметим Apple2.1/2.4, Samsung AFC и Huawei FCP. Ни Super Charge Protocol, ни фирменные быстрые зарядки OPPO и OnePlus этот внешний аккумулятор не эмулирует. Кроме того, одновременная отдача с двух портов им ведется в режиме 5В&3А (ток максимальный). Зато Power Bank умеет работать со слаботочными потребителями, вроде фитнесс-браслетов или Bluetooth-гарнитур. Обратите внимание, в этой же линейке есть более «свежая» модель PLM13ZM с похожим названием, у которой порт Type-C односторонний.

Практически без исключений, всевозможные каталоги и торговые интернет-сервисы бездумно тиражируют опечатку на официальном сайте, указывая толщину этого устройства равную 50 мм. А между тем, производитель именует свое детище не иначе как «ультратонкий внешний аккумулятор». На самом-то деле соответствующий параметр девайса равняется примерно 10 мм, но не это главное достоинство Canyon CNS-TPBP5. Рекомендуемый нами повербанк оснащен входными разъемами microUSB и Lightning, а поэтому представляет собой привлекательное решение для владельцев техники Apple. И действительно, зачем таскать с собой несколько кабелей, если можно обойтись одним? Выходов также два, но уже без особых бонусов — банальные USB, даже не поддерживающие технологию быстрой зарядки. Впрочем, подавляющему большинству владельцев iPhone или iPad она без надобности. Тем более за такие деньги.

Какие задачи решают новые технологии

За создание литий-ионной технологии трое ученых получили Нобелевскую премию по химии в 2022 году. Ведь в том числе благодаря их изобретению расширились возможности по использованию портативной техники (ноутбуков, смартфонов, планшетов). Сегодня к накопителям энергии предъявляют все более высокие требования, и это подталкивает к поиску новых технологий.

Важен баланс между габаритами, энергетическими характеристиками и ценой. Первые два параметра можно настраивать в широком диапазоне, но цена остается серьезным препятствием. Да и технологии, использующие литий, упираются в ограничение: лития в природе не так много, а его добыча обходится достаточно дорого.

Развитие батарей для электротранспорта, складской техники и космической отрасли происходят существенно быстрее. Технологический рывок произойдет и на массовом рынке, но для этого производители мобильной техники должны выбрать автономность устройств как ключевой элемент добавленной стоимости.

Однако ожидание будет долгим. По оценкам Международного энергетического агентства, основной технологией в ближайшие десятилетия останутся литиевые аккумуляторы. Выход новых разработок на рынок прогнозируются не ранее 2025 года. Но фундамент будущих изменений закладывается уже сейчас, основные тренды связаны с технологией быстрой зарядки, уменьшением габаритов и повышением срока службы аккумуляторов.

Стартапы: для долгой службы

Существует много электродных материалов, обеспечивающих выдающуюся устойчивость к циклированию — например, LTO или NMC. Но из-за стоимости такие аккумуляторы недоступны для широкого потребительского рынка. И пока нет предпосылок того, что ситуация скоро изменится.

Но изменения происходят — не только в области химии устройств, но и контролеров, менеджмента заряда, энергоэффективности устройств. Работая в комплексе, они значительно продлевают жизнь аккумуляторов. Даже Илон Маск, который любит смелые обещания, признал: перспективнее улучшение литий-ионных аккумуляторов, а не поиск совершенно новых технологий.

Среди новых технологий, которые собираются предложить рынку — батареи, где дорогие металлы заменены дешевыми и распространенными веществами. Например, американский стартап Conamix обещает убрать кобальт — элемент, который добывают в Конго.

Лучшие внешние аккумуляторы большой емкости

Тот самый «чемодан с батарейкой» из Ералаша. А если серьезно, за удобное для транспортировки решение производителя стоит похвалить. К тому же, своеобразное оформление корпуса TOP-X100 позволило реализовать достаточно неплохой уровень защищенности, что будет отнюдь не лишним где-нибудь на рыбалке. Стоит дорого, но аккумуляторы на основе LiFePO4 дешевыми и не бывают. Зато они не боятся даже сильных морозов и на голову превосходят своих литиевых конкурентов по другим показателям. Полезнейшую особенность рекомендуемой модели мы видим в наличии автомобильных розеток (12В 15А), что позволяет без проблем подключать нужные на отдыхе электроприборы (холодильник или инвертор, к примеру), и DC-входа, что дает возможность подзаряжать сам гаджет от солнечной панели. Поддерживаются все актуальные протоколы быстрой зарядки, для долговременного питания ноутбука подходит (PD 60 Вт).

Часто выезжаете один или дружной компанией на природу? Тогда «вместительный» Power Bank Вам просто необходим. Почему Romoss? Просто у этого производителя заявленные характеристики не особо отличаются от фактических, и неплохо обстоят дела с эффективностью. Согласитесь, даже пара процентов разницы при такой большой номинальной емкости — это солидный бонус. Кроме того, у Romoss выбор богаче (PEA40, PEA57, PEA60), а индикация информативнее.

Стартапы, пообещавшие супертонкие аккумуляторы

Если говорить о литиевых батареях, то задача по производству аккумулятора толщиной около 1 мм вполне осуществима. Но если нужно сохранить емкость, физический объем активного вещества в аккумуляторе должен остаться неизменным. Как результат — получится тонкая, но очень широкая батарея. При этом показатели энергетической эффективности устройства будут ниже, чем у его стандартных «собратьев».

Поэтому сверхтонкие литиевые АКБ востребованы лишь в специфических областях приборостроения. Что касается массового рынка, компактные устройства всегда пользуются спросом. Например, в линейке внешних аккумуляторов федеральной дистрибьюторской сети Energon модель Revolter 5000 толщиной всего 5 мм, и такие габариты уже воспринимаются потребителями как супертонкий формат.

Среди технологий, которые позволят сохранить емкость батареи при уменьшении габаритов — стартапы из Японии. К примеру, 3Dom (стартап, который появился в 2022 году в Токийском университете). К 2022 году в планах — производство литий-металлических батарей, которые при таких же габаритах более эффективны, чем современные литий-ионные аккумуляторы.

В основе японской технологии — замена углеродных материалов на металлический литий. Подобная химия обеспечивает более высокую плотность энергии, но одновременно с этим растет риск коротких замыканий и воспламенений.

Графеновые аккумуляторы

«Инновационный углерод» нашел применение, в первую очередь, в автомобилестроении. Точнее – в производстве электромобилей. Повышенная активность заряженных частиц позволяет увеличить полезную емкость графеновых батарей.

На начальных этапах разработки этих источников питания, в листы графена добавляли литий. Но вещество «бурно» реагировало на воду и другие окислители, поэтому для промышленных задач эта схема оказалась малопригодной.

Литий, контактирующий с водой на открытой местности, приводит к масштабному взрыву. Поэтому такие модификации не устанавливались в автомобили, ведь, если транспортное средство повредится, а вместе с ним и аккумулятор – это может стать причиной возгорания.

Сам процесс производства требовал большого количества лития – вещества, которого на планете не так уж и много.

Принцип действия аккумулятора аналогичен тому, как работают классические батареи в автомобилях с ДВС. Различаются только электрохимические процессы, проходящие в «теле» устройства. Они практически аналогичны реакциям литий-полимерных батарей.

Есть две технологии производства графеновых источников питания:

  • американская модель. Источником реакции выступают кобальтат литий и катод из перемежающихся пластин кремния и графена;
  • российская модель. Магний-графеновая модификация, в которой литиевую соль (анод) заменили на оксид магния (доступное и менее токсичное вещество).

У графена высокая электропроницаемость, а еще он склонен к накоплению электрозаряда. Поэтому в обоих случаях скорость движения ионов между электродами повышается, а вместе с этим и емкость батарей.

Особенности магний-графенового аккумулятора

Первые магниевые батареи были разработаны испанскими учеными в 2022 году. Графеновые аккумуляторы, в которых электролитом выступает магний, более емкие и быстрее заряжаются.

Нередко это изобретение относят к батареям нового поколения. При этом, они на 77% дешевле и на 50% легче литий-ионных аналогов.

Высокая подвижность ионов позволяет зарядить такой аккумулятор за 8 минут. А максимальной емкости достаточно, чтобы электромобиль смог проехать 1000 км.

Принцип действия любых аккумуляторов – химические процессы окисления и восстановления. Магний, который стоит практически в 20 раз дешевле лития, выбран неслучайно.

Магний, как литий, не взрывоопасен при контакте с жидкостью, также его легче утилизировать. Да и запасов его на планете куда больше.

По мнению ученых, новые магний-графеновые батареи будут иметь емкость в 2,5 раза больше, чем у традиционных литиевых источников питания.

Немецкие автомобильные концерты приняли такую батарею на тестирование. Тест оказался успешным и пошли разговоры об использовании аккумуляторов в промышленности.

Электромобиль, работающий без использования ископаемых источников топлива, не будет таким же быстрым, как транспортное средство на бензине или «дизеле». Но снижается цена питания и обслуживания. А это уже значимый шаг, который еще более отображает перспективность машин на электричестве.

По их мнению, подобные источники питания станут еще безопаснее, более стойкими к возникновению коротких замыканий.

Что такое графеновый аккумулятор?

Это композиция атомов карбона, тесно связанных в сотовой структуре. А размер двумерной структуры равен толщине всего одного атома. Подобная 2D-структура имеет хорошую электрическую и термальную проводимость, она очень гибкая, соединения атомов достаточно прочные, да и вес у них небольшой. Основная проблема заключается в том, как удешевить производство настолько тонких слоев.

В графеновых аккумуляторах, как и в литий-ионных, имеется две токопроводящие пластины, покрытые пористым материалом и погруженные в раствор электролита. Однако технология хоть и кажется похожей, но имеет лучшие характеристики. Графеновые аккумуляторы лучше проводят электричество.

Литий-ионные аккумуляторы способны вмещать в себя 180 ватт-час, тогда как графеновые аккумуляторы предлагают 1000 ватт-час. Простыми словами, мощность графеновых аккумуляторов значительно выше.

Про мини ПК:  Обзор Samsung Galaxy A10: самый популярный Android-смартфон (ВИДЕО)

Производители не сразу станут использовать полностью графеновые батареи. Скорее всего, сначала на рынке будут представлены гибридные решения: когда в литий-ионных аккумуляторах будут использовать графен для улучшения показателей катодного проводника.

Преимущества и недостатки

Если сравнивать с традиционными технологиями, то у графеновых источников питания следующие достоинства:

  • исходное сырье доступно и распространенно. Сейчас графен производят в промышленных масштабах, причем довольно простым способом;
  • малый вес. Масса 1 м2 графена – менее 1 грамма. Значит, снижается общая масса аккумулятора, что вносит свои коррективы в производство электромобилей;
  • экологически чистое вещество, не оказывающее негативного воздействия на окружающую среду;
  • высокие показатели прочности и водонепроницаемости;
  • поврежденные участки быстро восстанавливаются;
  • проводимость выше, чем у любого доступного сейчас полупроводника;
  • высокая удельная емкость. Если графеновая батарея применяется как источник тока, то электрический автомобиль способен «на ней» проехать 1000 км не подзаряжаясь;
  • технически долговечное вещество, мощность которого не снижается из-за частых циклов зарядки/разрядки;
  • быстро заряжается.

Но и это не самая «страшная» проблема. Дело в том, что до сих пор батареи из графена не производят крупномасштабными партиями.

Лучшие внешние аккумуляторы для телефонов

Простенький и очень компактный недорогой внешний аккумулятор, который легко помещается даже в сравнительно небольшой карман и практически теряется в среднестатистической женской сумочке. Корпус устройства выполнен из анодированного алюминия, что самым положительным образом сказывается на его прочности. К сожалению, устойчивость к царапинам и грязи у этой модели не на высоте. Если внешний вид для вас важен — стоит приобрести чехол. Девайс не имеет ничего лишнего: по одному разъему на вход и выход, кнопка управления и четырехуровневый индикатор. Собственно, для обеспечения энергией средств мобильной связи попроще большего и не нужно. Особенно, если последнее не поддерживает технологию быстрой зарядки, чего Xiaomi Mi Power Bank 5000 делать также не умеет. Полезная емкость батареи здесь составляет порядка 4300 мА·ч, поэтому для регулярного использования с особо «прожорливой» портативной техникой этот повербанк не подойдет.

Лучшие внешние аккумуляторы на солнечных батареях

Даже жалкие 300 мА·ч, на которые теоретически способна солнечная панель этого внешнего аккумулятора, могут стать бесценным энергетическим ресурсом в условиях длительного туристического похода. Для повседневного использования данный Power Bank малопригоден, постольку слишком тяжел и не умеет быстро заряжаться сам. Уж лучше бы вместо двух разнотипных входных портов, которые внезапно способны работать одновременно, производитель реализовал поддержку технологии Quick Charge. Увы, быстрая зарядка предусмотрена только на выход, через один из полноразмерных USB-разъемов, а с протоколом Power Delivery эта модель и вовсе не дружит. В принципе, подготовка к походам — дело неспешное и ноутбуки в них никто не берет, так что все правильно. Зато о защищенности LP-24-Solar компания позаботилась и упрятала всю начинку в соответствии с требованиями категории IP67.

Лучший внешний аккумулятор для умных часов (с беспроводной зарядкой)

Даже если вы не являетесь фанатом бренда Samsung, при наличии умных часов этой марки стоит отдать предпочтение рассматриваемому внешнему аккумулятору. Да, в экстренной ситуации большинство моделей Watch может быть реверсивно заряжено смартфоном по беспроводу, но с крайне низким КПД. А постольку речь в принципе идет о выборе хорошего пауэрбанка, предполагается, что заряжать гаджеты придется и в «полевых» условиях, вдали от розеток — так почему бы сразу не предусмотреть все возможные варианты? В отличие от конкурентов, Samsung EB-U1200 гарантированно умеет заряжать «вотчи», разве что для отдельных моделей придется подбирать нужное положение относительно излучающего контура. Обратите внимание, последнее поколение этой линейки внешних аккумуляторов (EB-U3300) имеет лучшие мощностные показатели, но слишком много плохих отзывов.

О материале графен

Известно две формы углерода – графит и алмаз. Первый используется в качестве стержней карандашей, алмаз – наиболее прочный материал на всей планете. В 2004 году российские ученые «получили» ранее неизвестную, третью форму – графен.

Сам графен – это вещество пленкообразной структуры, «собранное» из атомов углерода (как гласит википедия). В природных условиях эту двумерную пленку не встретишь. Изготавливается она человеком, для чего требуются повышенное давление и температура.

По факту, это вещество является плоскостью графита, отделенной от общей структуры материала. Атомы углерода графена «объединяются» и получается шестигранная кристаллическая решетка.

Электроны в веществе сохраняют свою подвижность, поэтому открытый в 2004 году материал годится для «внедрения» в полупроводниковые схемы, батареи и нанотехнологии. Особенность графеновых аккумуляторов – они мало весят, при этом имеют рекордную емкость.

Где купить аккумулятор

Аккумуляторы, сделанные из графена, пока что остаются только в виде проектов. Если они будут реализованы, то получатся батареи, которые смогут в течение года работать без подзарядки. Пока что заряд приходится постоянно пополнять и все знают, сколько примерно заряжаются литий-ионные «пластины».

Достаточно представить, что в одной коробочке, размером с пачку масла, может вмещаться 1 мегаватт энергии — такое изобретение кто-то захочет использовать как оружие с немалой поражающей мощностью. Производители продолжают тестировать новинку на своих автомобильных концернах, доводя ее до «норм».

Углеродные источники питания – технология, которая найдет отклик в будущем, когда будут отлажены все технические тонкости производства. Тогда, может быть, появятся и первые смартфоны с графеновыми аккумуляторами, которые будут заряжаться за несколько минут.

Твердотельные литий ионные батареи

Твердотельные батареи отличаются высокой надежностью. В статье, опубликованной исследователями из компании Toyota, описаны тесты твердотельных аккумуляторов, в которых используется сульфидные супер ионные проводники. Проще говоря, они разработали хорошие батареи.

Батареи, которые могут работать как супер конденсаторы, полностью заряжаясь и разряжаясь за семь минут — идеальны для электроавтомобилей. То, что батареи твердотельные, также означает высокую надежность и безопасность работы. Такие батареи могут работать при температурах от -30 до 100 градусов Цельсия.

На данном этапе основной проблемой для ученых является электролит, так что на прилавках такие аккумуляторы появятся еще не скоро. Однако это верных шаг на пути к безопасным и быстро заряжающимся аккумуляторам.

Энергия кожи

Известно, что электроэнергия может выделяться при трении. Было создано устройство, которое получает электроэнергию от кожи человека. Энергии достаточно для питания 12 LED лампочки. В будущем эта технология позволит создавать носимую электронику и умную одежду без батарей.

Как это работает? Электроэнергия собирается электродом, который представляет из себя золотую пленку толщиной 50 нанометров. Золотая пленка находится на силиконовой подложке и имеет достаточно большую площадь контакта. И так как кожа обладает трибоэлектрическими свойствами, устройство может быть достаточно миниатюрным. Ученые уже продемонстрировали гаджет, который может работать от данного источника энергии.

Устройство

Графеновые АКБ работают за счет той же электрохимической реакции, что присуща распространенным свинцовым батареям, в которых кислотный или щелочной электролит.

Устройство более всего схоже с литий-ионными источниками питания, в которых задействуется твердый электролит.

Единственное, катодом выступает угольный кокс, так как его химический состав наиболее близок к чистому углероду, а графитовый слой заменен графеновым.

Для повышения «вместимости» батареи, ученые начали устанавливать между слоями графена кластеры из кремния. А для повышения скорости зарядки в пластинах графена начали делать небольшие отверстия, 15 – 20 нм (нанометров).

Батареи на золотых нанопроводниках

Емкость обычного аккумулятора снижается с увеличением количества зарядок. Ученые из калифорнийского университета разработали батареи с золотыми нанопроводниками, которые можно перезаряжать сколько угодно раз.

Нанопроводники, толщина которых в тысячи раз тоньше человеческого волоса, открывают огромные возможности аккумуляторов будущего. Однако в процессе повторных зарядок они постепенно разрушаются. Золотые нанопроводники в гелевом электролите лишены этого недостатка.

Микросуперконденсаторы, изготовленные по лазерной технологии

Ученые из Rice University совершили прорыв в области микросуперконденсаторов. Сейчас изготовление этих устройств очень дорого, однако использование лазеров может коренным образом изменить ситуацию.

Использование лазера для прожига электродов на пластиковой подложке позволяет значительно сократить стоимость и затраты труда при производстве. В результате получаются батареи, которые могут заряжаться в 50 раз быстрее, а разряжаться значительно медленнее современных суперконденсаторов. Кроме того, новые батареи очень износостойкие, в процессе тестирования они выдерживают 10000 нагрузок на изгиб.

Биологическое зарядное устройство bioo

Известно, что растения используют солнечную энергию для накопления веществ, богатых энергией. Новое зарядное устройство Bioo позволяет использовать продукты фотосинтеза для зарядки мобильных устройств, планшетов и смартфонов. Это не прототип, устройство уже в продаже.

Заряжать можно 2-3 раза в день, сила тока на выходе составляет 5 ампер, напряжение — 3,5 вольт. Выделение электроэнергии происходит за счет химического взаимодействия органических веществ и воды. USB порт замаскирован под камень.Компания Samsung будет использовать графеновые батареи в своих смартфонах уже в 2021 году / Хабр

Пенные батареи

В компании Prieto верят, что батареи будущего будут изготавливать по технологии 3D. Исследователи компании занимаются разработкой аккумуляторов на основе пористой меди.

Благодаря использованию не воспламеняющегося электролита такие батареи будут не только безопаснее, но смогут дольше функционировать, быстрее заряжаться, иметь большую емкость при меньшем объеме и более высокую плотность.

Батареи Prieto предназначены для небольших устройств, таких как носимая электроника. Однако, размер батарей можно увеличить для применения в смартфонах и электроавтомобилях.

Зарядка по воздуху ubeam

В устройстве uBeam для передачи электроэнергии используется ультразвук. Электричество преобразуется в ультразвук, передается и преобразуется обратно в электричество на заряжающемся устройстве.

Концепция была разработана аспиранткой астробиологом Мередис Перри. Она основала стартап по производству подобных зарядных устройств. Трансмиттер, который представляет из себя 5-ти миллиметровую пластину, вешают на стену. Ресивер, который преобразует ультразвук в электричество размещают на ноутбуке или смартфоне.

Оцените статью
Карман PC
Добавить комментарий