Смартфоны изменятся до неузнаваемости: что случится, когда они получат твердотельные батареи

Твердотельные батареи способны произвести революцию в мобильных технологиях, предлагая качественный скачок в производительности, который может наконец положить конец ежедневной зарядке. Эти элементы питания нового поколения, заменяющие традиционные литий-ионные батареи жидкими электролитами на твердые материалы, обещают обеспечить вдвое большую плотность энергии, исключая при этом риск возгорания. Когда это произойдет, выяснял Фокус.

Наука, лежащая в основе твердотельных батарей

Ключевое нововведение заключается в замене традиционных жидких электролитов твердыми материалами, пишет euro-inox.org. Этот фундаментальный сдвиг устраняет многие ограничения обычных литий-ионных батарей, открывая новые возможности для мобильных устройств. Твердый электролит, обычно состоящий из керамических материалов или твердых полимеров, обеспечивает более стабильную и эффективную передачу ионов между электродами.

В отличие от жидких электролитов, твердые материалы позволяют достичь более высокой плотности энергии, то есть больше энергии можно разместить в том же объеме. Твердая структура оказывается особенно выгодной при экстремальных температурах, обеспечивая стабильную работу там, где традиционные батареи могут давать сбои.

Возможно, наиболее важным для производителей телефонов является то, что твердые электролиты позволяют создавать более тонкие и гибкие конструкции батарей. Технология также обещает более длительный срок службы, при этом некоторые прототипы демонстрируют минимальную потерю емкости даже после тысяч циклов зарядки.

Улучшения безопасности и стабильности аккумуляторов

Одним из наиболее значительных преимуществ твердотельных батарей в смартфонах является улучшенный профиль безопасности по сравнению с литий-ионными, использующими легковоспламеняющиеся жидкие электролиты. Твердотельные элементы используют стабильные твердые соединения, практически исключающие риск возгорания или взрыва. Прочная конструкция делает их более устойчивыми к физическим повреждениям, а твердые компоненты могут выдерживать большее давление и удары, снижая вероятность внутренних коротких замыканий даже при падении или изгибе телефона. Эта стабильность распространяется и на колебания температуры, позволяя батареям безопасно работать в более широком диапазоне температур без деградации или проблем с безопасностью.

Улучшения безопасности и стабильности способствуют увеличению срока службы устройств и снижению воздействия на окружающую среду. Повышенная долговечность означает, что в течение всего срока службы смартфона требуется меньше замен батарей, что способствует достижению целей устойчивого развития и сокращению электронных отходов. Кроме того, стабильная работа твердотельных батарей позволяет быстрее заряжать их без ущерба для безопасности, поскольку они выделяют меньше тепла в процессе зарядки.

Реальные преимущества для пользователей смартфонов

Первоначальные испытания показывают, что эти инновационные батареи могут сохранять до 80% своей первоначальной емкости даже после 800 циклов зарядки, фактически удваивая срок службы батарей современных смартфонов.

Улучшение скорости зарядки также впечатляет: твердотельная технология позволяет полностью зарядить аккумулятор примерно за 10-15 минут — менее чем за половину времени, необходимого для современных решений быстрой зарядки. Эта повышенная эффективность обусловлена ​​превосходной проводимостью твердых электролитов и их способностью выдерживать более высокие плотности мощности без деградации.

На практике эти достижения могут означать, что смартфоны будут работать 2-3 дня от одной зарядки при нормальных условиях использования, пишет phonearena.com. Эта технология также решает такие проблемы, как снижение емкости с течением времени и нагрузка, возникающая при зарядке.

Более тонкие дизайны телефонов

Твердотельные аккумуляторы позволят производителям создавать тонкие и элегантные устройства. В отличие от литий-ионных батарей, требующих защитных слоев и систем охлаждения, твердотельные имеют более компактную архитектуру, занимающую меньше места в корпусе.

Отсутствие жидких электролитов исключает необходимость в защитном корпусе и разделительных слоях, потенциально уменьшая толщину батареи на 20-30%. Такая эффективность использования пространства позволяет разработчикам либо создавать ультратонкие устройства, сохраняя при этом текущую емкость батареи, либо устанавливать более крупные батареи без увеличения размеров смартфона.

Твердотельная конфигурация также обеспечивает большую гибкость в форме и размещении, а еще производители могут достичь той же емкости при меньших физических габаритах. Первые прототипы демонстрируют, что телефоны, использующие эту технологию, могут быть на 2 мм тоньше, чем современные модели, при этом обеспечивая сопоставимое или даже превосходящее время автономной работы.

Сроки выхода на рынок и доступность

Недавние инновации в области аккумуляторных технологий в Европе ускорили разработку твердотельных батарей, приближая к их внедрению в смартфоны. Эксперты отрасли прогнозируют, что первые коммерческие твердотельные батареи в телефонах могут появиться в 2027 году, а широкое распространение ожидается к 2030 году, сообщает autonews.com.

Samsung и LG проводят тестирования, в то время как европейские компании, такие как QuantumScape, адаптируют свою автомобильную твердотельную технологию для более компактных устройств. Первоначальный выход на рынок, вероятно, начнется с премиальных моделей смартфонов, что позволит производителям постепенно оптимизировать производственные процессы и снижать затраты.

Сроки выхода на массовый рынок зависят от нескольких факторов, включая возможности масштабирования производства, достижения в снижении затрат и процессы сертификации безопасности. В настоящее время прототипы телефонов с твердотельными батареями проходят обширные испытания в лабораториях по всей Европе и Азии. Эти испытания сосредоточены на сроке службы, скорости зарядки и параметрах безопасности в различных условиях.

Первым пользователям следует подготовиться к первоначально высоким ценам, но ожидается, что стоимость нормализуется в течение 2-3 лет после выхода на рынок по мере увеличения объемов производства и повышения эффективности производства.