Кальций-ионные батареи в смартфонах могут заменить литиевые: все, что нужно знать о технологии
Исследователи достигли важного рубежа в создании кальциевых аккумуляторов. Эта технология способна устранить главные недостатки литий-ионных элементов питания.
Команда ученых создала квазитвердый электролит, который значительно снижает износ инновационных батарей. О перспективах внедрения кальциево-ионных аккумуляторов в мобильные устройства пишет PhoneArena.
Недостатки лития и плюсы кальция
Литий-ионные АКБ используются десятилетиями. Их главный минус заключается в высокой реакционной способности лития. При повреждении корпуса батарея воспламеняется или взрывается. Технология требует поддержания строгого температурного режима и узкого диапазона напряжений. Теоретический предел плотности энергии лития практически достигнут. Добыча этого редкого металла вызывает геополитические трудности. Впрочем, добавление кремния в структуру анода помогло улучшить свойства традиционных аккумуляторов.
Кальций является пятым по распространенности минералом в земной коре. Этот металл обладает высокой электропроводностью. Температура плавления составляет 842 градуса, что делает элементы физически безопасными. Кальций не токсичен для окружающей среды. Теоретический предел плотности энергии кальциево-ионной батареи достигает 3202 Вт·ч/л, тогда как предел лучших современных кремний-углеродных элементов зафиксирован на уровне 2800 Вт·ч/л.
Ранее кальциевые электролиты быстро растворяли электроды при циклах заряда и разряда. Емкость батареи стремительно деградировала. Группа ученых Гонконгского университета науки и технологий под руководством профессора Юнсоба Кима решила эту проблему. Они разработали квазитвердый кальциевый электролит. Структура улучшает перенос ионов и минимизирует износ механизма.
Новое устройство сохранило 74% первоначальной емкости после 1000 рабочих циклов. При слабом токе плотность энергии аккумулятора составляет 280–320 Вт·ч/л (удельная емкость 155,9 мА·ч/г). Повышение напряжения до 3,6 В позволяет увеличить плотность энергии до 1800 Вт·ч/л.
Перспективы появления на рынке
Внедрение технологии в смартфоны задерживается из-за ряда физических ограничений. Ионы кальция крупнее ионов лития. Из-за этого транспортировка частиц замедляется, а батареи заряжаются очень долго. Для массового производства требуется создание новой инфраструктуры: от горнодобывающих предприятий до сборочных линий.
По оценкам аналитиков, коммерческая реализация начнется через 5–10 лет. Китайские исследователи уже проводят тесты кальциево-кислородных батарей в смартфонах и умных часах. До выхода этих решений наиболее эффективными на рынке остаются кремний-углеродные аккумуляторы.
Ранее эксперт назвал самый автономный смартфон Xiaomi. Журналист провел три недели с новым смартфоном Poco X8 Pro Max от суббренда Xiaomi. Тесты показали впечатляющие результаты.
Также Фокус писал, что недорогой Redmi Note 16 получит батарею 10 000 мАч и 200-Мп камеру. В сети появилась информация о технических характеристиках будущей линейки смартфонов Redmi Note 16. Ожидается, что устройства получат рекордные аккумуляторы и камеры высокого разрешения.