Они уже выпускают твердотельные батареи в смартфонах Xiaomi и Samsung, натрий-ионные CATL в автомобилях JAC и воздушно-цинковые.
Не стоит обманываться, думая, что эти батареи заменят наши любимые литий-ионные аккумуляторы.
Они просто дополнят их (как твердотельные), предложат более доступный и экологически чистый вариант (натрий-ионные), откроют иные характеристики (воздушно-цинковые).
👇 Не тот прорыв, который вы ожидали? Но они дают кое-что важное.
Твердотельные аккумуляторы
Литий-ионные батареи — народный выбор последнего десятилетия. Но что придёт после них?
Твердотельные батареи! В области хранения энергии это единственный настоящий серьёзный технологический рывок.
Они используют законы физики для увеличения плотности энергии и более быстрого времени зарядки. Улучшив всего лишь две характеристики, они меняют всю игру.
🔎 Простыми словами?
Твердотельные аккумуляторы — это потомки традиционных батарей в стадии рождения. Сейчас для передачи энергии между электродами используются жидкие или гелеобразные электролиты (даже в литий-полимерных). В твердотельных батареях используются твёрдые материалы.
👁🗨 Это как если бы старая «Копейка» вдруг превратилась в «Теслу» — вот о каком скачке мы говорим.
- Они смогут уже в этом году устанавливать твердотельные элементы 6000 мАч (Xiaomi 13) в тех же размерах.
Такие смартфоны:
- лучше держат заряд в морозы (на 20% снижен саморазряд при -20°C),
- быстрее заряжаются,
- не горят и не взрываются от слова «совсем».
Но пока слишком дорого стоят, используют редкоземельные ресурсы и не имеют отлаженного производства (тысячи стартапов, никакой стандартизации и сертификации).
👉 Этот тип батарей уже существует и внедряется в узких отраслях последние 10 лет, а сейчас происходит его выход в массы.
Так что следите за твердотельными батареями, потому что они прямо в эти минуты меняют отрасль хранения энергии.
👇 Но подождите, это ещё не все!
Натрий-ионные и воздушно-цинковые батареи
Учёные также исследуют новые материалы, такие как натриево-ионные (или натрий-ионные) и цинково-воздушные (или воздушно-цинковые) перезаряжаемые батареи (обратили на это внимание, так как воздушно-цинковые одноразовые батарейки давно используются в слуховых аппаратах).
Главное их преимущество кроется в дешевизне производства и более щадящих для матери-природы компонентах (устойчивее логистика масштабных поставок, например, для накопления энергии в мегаполисах вроде Москвы или Санкт-Петербурга).
Солнце в южных областях страны и ветер в северных сейчас генерирует до 1,6% от всей энергетической системы России в прошлом 2022-м году (в мировой практике средняя доля 10,6%) [источник]:
- 598,9 миллионов кВт·ч за месяц от ветра;
- 60,1 миллионов кВт·ч за месяц от солнца.
Рост в сравнении с 2021-м годом составляет 102,8% для нашей страны. А в планах до 2040-го года увеличить долю энергии солнца и ветра с 1,6% до 10%. [Источник по указанным цифрам].
Чтобы выполнять такие планы, нужны батареи, способные эффективно и экономично хранить энергию. Как в старые советские времена, всё должно быть эффективным и экономичным!
🔎 Простыми словами?
Натриево-ионные и воздушно-цинковые батареи — это новые типы батарей, которые не заменят прижившиеся литий-ионные батареи, а всего лишь дополнят их.
- Натриево-ионные батареи (Sodium-ion, SIB) доступнее, экологичнее, используют для хранения энергии ионы натрия вместо ионов лития. Они не такие роскошные по характеристикам (держат в разы меньше заряда) и выполняют свою работу не так долго (срок службы меньше), зато их производство обходится в 50 раз дешевле.
- Воздушно-цинковые батареи (как топливные механически перезаряжаемые ячейки) используют процесс окисления цинка кислородом, чтобы поместить чуть больше энергии в тех же размерах, что у литий-ионных. И для этого не нужны такие дорогие материалы, как литий или кобальт. В производстве также получаются более дешёвыми, однако срок службы их сильно ограничен быстрым износом электролита (из раствора гидроксида калия, либо хлорида цинка).
👉 Оба типа батарей существуют, но их проблемы не решены, они всё ещё разрабатываются.
Самый большой рывок по натрий-иону сделала китайская корпорация CATL [источник].
***
Захватывающие времена в мире аккумуляторных технологий уже здесь. Как когда-то в нашей стране стремились к эффективности и доступности ресурсов и технологий, так и теперь уже весь мир стремится к открытию новых типов батарей в тех же целях!
Мы не знаем точно, когда можно будет купить твердотельную батарею для смартфона любому желающему. Но одно известно наверняка: указанные новые типы аккумуляторов существуют и доступны производителям на уровне прототипов. Это факт.
Вопрос уже не в том, будем ли мы ими пользоваться, а когда уже!
📃 В составлении материала использовались:
- Ключевое различие между литий-ионными и твердотельными батареями доступным языком для простых людей [источник].
