Твердотільні батареї: чому вони кращі за літієві та коли з'являться у смартфонах (фото)
Смартфон зможе працювати 5 днів від однієї зарядки завдяки останнім розробкам у галузі твердотільних батарей. Це змінить світ технологій, упевнений експерт Мар'ян Славов.
Твердотільні батареї зможуть замінити літій-іонні аналоги. Вони не тільки безпечніші (не перегріваються, не вибухають), а й здатні тримати заряд цілодобово, пише Славов на phonearena.com.
Як працюють батареї гаджетів
Батареї використовуються для зберігання енергії, і у них є три основні компоненти:
анод: електрод, на якому відбувається окислення (втрата електронів) під час розряду. Як матеріали для анодів зазвичай використовують графіт або метали.
Катод: електрод, на якому відбувається відновлення (надходження електронів) під час розряду. Матеріали катода можуть відрізнятися і включати метали, такі як літій, кобальт або марганець, залежно від типу батареї.
Електроліт: речовина, яка дозволяє іонам переміщатися між анодом і катодом, полегшуючи протікання електричного струму. Електроліт зазвичай являє собою рідину або гель, що містить іони, але в разі твердотільних батарей це тверда речовина, звідси і назва.
Коли підключається зовнішній пристрій, якому потрібне живлення, заряджені іони починають текти від анода до катода через електроліт. Це створює різницю потенціалів, і електрони потім переміщаються з батареї до підключеного пристрою, забезпечуючи живлення.
Останні досягнення в галузі акумуляторних технологій дають змогу насичувати анод кремнієм, створюючи кремній-вуглецеві батареї, і хоча ці елементи забезпечують кращу ємність на кілограм, технологія має свої обмеження.
Чому твердотільні батареї кращі за літієві
У твердотільних батарей багато переваг, але найважливіша — це вища щільність енергії: тверді електроліти дають змогу використовувати літієві металеві аноди і тонші конструкції, що дає змогу упаковувати більше енергії в менші та легші батареї.
Друга перевага порівняно з літій-іонними батареями — більш швидке заряджання: підвищена іонна провідність і поліпшене тепловідведення твердого електроліту дають змогу заряджати їх значно швидше, потенційно за лічені хвилини.
Крім того, є додаткові переваги, пов'язані з безпекою: тоді як традиційні літій-іонні батареї доволі легко спалахують і виділяють токсичні хімічні речовини в разі пошкодження, твердотільні батареї використовують стабільні тверді матеріали, що значно знижує ризик загоряння і вибуху.
Твердотільні батареї потенційно більш екологічні, оскільки використовують нетоксичні, перероблювані матеріали.
Все це звучить добре, але чому смартфони, планшети і ноутбуки не оснащуються твердотільними батареями?
Проблеми твердотільних батарей
Багато компаній роками розробляють твердотільні батареї, але готового до виходу на ринок продукту досі немає. Samsung у 2017 році заявила, що серія Galaxy Note буде оснащена твердотільними батареями. Але настав 2026 рік, а такі смартфони так і не з'явилися.
Основна проблема в тому, що батарея змінює свій об'єм за різних температур. Крім того, після певної кількості циклів заряджання і розряджання утворюються утворення, звані дендритами. Вони можуть фізично проколювати і пошкоджувати акумулятор.
Виробництво вимагає складних методів і екзотичних матеріалів (таких як графен, нанотрубки тощо), а масштабування до масового виробництва здається дорогим і складним. Саме з цих причин твердотільні акумулятори поки що не живлять мобільну електроніку, але, можливо, одна компанія зробила прорив у цьому напрямку.
Раніше ми писали про топ-5 проривних технологій акумуляторів. Попит на передові системи зберігання енергії зростає з кожним днем у міру переходу світу на поновлювані джерела. Звичні літій-іонні АКБ вже досягли межі своїх можливостей, і індустрія шукає їм заміну.