Батарея будущего: как новая технология навсегда изменит смартфоны

Даже флагманские устройства с камерами, сравнявшимися с зеркальными фотоаппаратами, часто «провисают», когда дело касается времени автономной работы, пишет gizmochina.com. А между тем в этой отрасли происходит «тихая революция», и речь идет о кремний-углеродных батареях.

В чем минус обычной батареи

Почти вся бытовая электроника работает на литий-ионных аккумуляторах. Эта технология основана на графитовом аноде, который достаточно безопасен и стабилен, но при этом быстро вырабатывает заряд.

Графит хорошо удерживает литий-ионы, однако его теоретическая емкость (372 мАч/г) — это предел. За последние несколько лет прирост в этом смысле был незначительным – всего 3–5% за поколение гаджетов. Этого недостаточно, ведь пользователи хотят, чтобы телефоны были тоньше, но при этом и дольше работали.

Батарея нового типа

Кремний меняет правила игры – он способен поглощать почти в 10 раз больше лития, чем графит, теоретически обеспечивая емкость 4200 мАч/г. Правда, и тут есть проблема: при зарядке кремний расширяется на 300–400%, а это ведет к появлению трещин и быстрому выходу аккумулятора из строя.

Тут-то и пригодится кремний-углерод (Si/C) – гибридное решение, в котором небольшие количества нанокремния смешиваются с проводящей углеродной матрицей. Углеродный каркас обеспечивает структуру и стабильность, а кремний – увеличение емкости. Вместо 100% кремния в большинстве анодов Si/C используется 5–15% кремния, и этого вполне достаточно для повышения плотности энергии на 10–20% без разрушительных последствий.

В традиционных литий-ионных аккумуляторах ионы лития перемещаются между катодом и анодом во время циклов заряда и разряда. В кремний-углеродных (Si/C) аккумуляторах используется тот же процесс, но улучшенная структура анода позволяет удерживать больше ионов в том же объеме. Это означает, что аккумулятор емкостью 5000 мАч теперь может отдавать 5500 или даже 6000 мАч без увеличения физических размеров.

Кроме того, такую батарею можно сделать меньше, чтобы смартфон стал тоньше, но долговечность при этом не пострадает. 

А еще кремний-углеродные аккумуляторы заряжаются быстрее, лучше работают на холоде и сохраняют больше полезной энергии при более низком напряжении. Поэтому многие китайские бренды уже вовсю используют эту технологию в своих смартфонах – например, Xiaomi, OnePlus, Vivo, Oppo и Honor.

А вот лидеры индустрии – в том числе Apple и Samsung – пока отстают. Впрочем, у них тоже есть свои соображения: они ориентируются на долговременную надежность, а кремний-углеродная технология еще слишком «молода». Но и Samsung, по слухам, уже тестирует эту технологию для новой линейки Galaxy S26.

Также стало известно, что конусная батарея на основе натрия может совершить революцию в энергетике. Исследователи из Университета Райса (США) пришли к выводу, что необычная форма батареи может поспособствовать хранению энергии с помощью таких элементов, как натрий и калий.