09.11.2024
Freepik / petrmalinak
Текст: Василий Павлиди
Батареи будущего: три альтернативы литию
Спойлер: Кремний пытается, но Li-Ion не сдается
Инженеры пытаются привнести что-то новое в рынок аккумуляторов. Обычные Li-Ion батареи имеют повсеместное распространение. Но с каждым годом смартфоны требуют все больший объем батареи. К тому же типичный набор гаджетов обывателя давно пополнился умными часами и беспроводными наушниками.
Рассмотрим несколько альтернатив, которые уже начинают внедряться в рынок батарей и имеют ряд преимуществ. Как и минусов.
Кремниевые аккумуляторы
spectrum.ieee.org
Плюсы | Самая быстроразвивающаяся альтернатива литию в последние годы. Такие батареи позволяют хранить больше энергии при меньших размерах и времени зарядки. Одним из главных преимуществ инженеры считают также морозоустойчивость. Так, появились первые смартфоны с кремний-углеродными аккумуляторами. Они способны выдержать более 10 часов работы при температуре -20 °С.
Минусы | Количество энергии, которое может храниться с использованием кремния, может быть больше почти в 2 раза в сравнении с литием. Это означает, что в случае неисправности кремниевый аккумулятор такого же размера, как и литиевый, выделит существенно больше энергии, что может привести к пагубным последствиям.
Твердотельные аккумуляторы
topspeed.com
Плюсы | Эти батареи заменяют жидкий электролит твердым материалом, что делает их более безопасными и устойчивыми к высоким температурам. Они также способны быстро заряжаться и долго не изнашиваться. Средняя продолжительность жизни такой батарейки – около 10 лет.
Минусы | Дороговизна производства и температурная неустойчивость. Такие аккумуляторы имеют свойство “замерзать” гораздо быстрее литий-ионных, переставая при этом работать. И если себестоимость производства в ближайшие годы снизится, то проблему холодоустойчивости ученым и инженерам еще только предстоит ликвидировать.
Ядерные батареи.
independentespanol.com
Плюсы | В конце февраля в Китае презентовали батарею, которая вырабатывает энергию за счет ядерного распада. Никель-63, который содержится в этой батареи имеет период полураспада 100 лет. Организаторы этого стартапа гарантируют работу аккумулятора как минимум в течение 50 лет.
Минусы | Только вот сама батарея размером меньше 1 тенге имеет силу тока в 0,000033 ампера. А для нормальной работы того же смартфона в среднем требуется от 0,5 до 2 ампер. Исследователи подсчитали, что ядерная батарея на никеле-63 сможет поддерживать работу телефона. Но вот вес ее увеличится до 300 килограмм.
Сможем ли мы отказаться от лития?
Проблемы использования Li-Ion признают все производители электроники – недолговечность, малая безопасность использования и трудности в переработке. Рынок альтернатив только-только появляется.
Даже автомобильные гиганты не только продолжают использовать, но и совершенствуют литиевые батареи, к примеру, Tesla и Toyota. Помимо твердотельных и кремниевых аккумуляторов, японский концерн планирует выпустить две альтернативы на основе лития в течение ближайших двух лет.
Исходя из этого можно поставить другой вопрос: а нужно ли отказываться от лития? Надеемся, что ответ получим уже в этом десятилетии.
