Политики уже давно говорят о необходимости перехода на зелёную энергетику, а многие страны совершили в этом направлении настоящий прорыв. Очевидно, что отказаться от сжигания углеводородов не так просто, но со временем человечество окажется способно обеспечить себя чистой энергетикой. В данном случае не так важно, из каких источников будет поступать электричество, ведь его требуется не только генерировать, но и где-то хранить. Всё дело в особенности чистой энергетики. Например, если речь идёт о ветрогенераторах, то подобные устройства окупают себя только через 20-30 лет. Генераторы, получающие электричество в ходе перепада волн, также не могут работать эффективно круглые сутки. А ведь есть ещё солнечные панели, которые и вовсе плохо себя показывают зимой и не включены в тёмное время суток. А вот днём они могут генерировать много электричества, которое не всегда можно передать потребителям. В итоге актуальным считается именно хранение энергии.
А это уже проблема, поскольку ёмкость батарей за последние 10 лет почти не увеличилась, а большого прорыва нет. Несколько компаний обещали революцию, но время идёт, а мы не видим значимых изменений. Что любопытно, появляются интересные решения. Учёные рассказывают об удивительных перспективах, но внедрение инноваций находится на таком низком уровне, что движения в нужном направлении почти нет. Не исключено, что разработка японских компаний Koike и AIST тоже отправится на свалку истории. А может она заинтересует конечных производителей, но об этом пока говорить рано. И всё же, разработка кажется перспективной, поэтому давайте с ней познакомимся. По данным Nikkei Asian Review, учёные из компании Koike и Национального института передовых промышленных наук и технологий (AIST) разработали новый материал, обладающий высоким потенциалом. Ожидается, что с его использованием можно создать аккумулятор с рекордным сроком службы (в 10 раз выше существующих аналогов). Материал представляет собой монокристалл, который можно использовать в качестве электролита в твердотельных аккумуляторах. Отмечается, что именно электролит играет ключевую роль в аккумуляторах, обеспечивая проводимость электрического тока через перенос ионов от одного электрода к другому в процессе зарядки и разрядки.
Журналисты выяснили, что созданный учёными монокристалл обладает на 90% меньшим электрическим сопротивлением по сравнению с материалами на основе поликристаллов, используемыми в стандартных твердотельных аккумуляторах. Это облегчает передачу тока через электролитный слой, что положительно влияет на долговечность аккумулятора. Koike специализируется на производстве монокристаллических пластин, применяемых в интегральных микросхемах. В 2017 году долю в компании приобрела японская финансовая группа Orix, после чего Koike была преобразована в полноценное дочернее предприятие Orix. Ожидается, что эти твердотельные аккумуляторы найдут широкое применение в медицинских устройствах, таких как электрокардиостимуляторы, смарт-часы и других компактных устройствах. Новая технология от Koike может увеличить срок службы батарей до 50 лет по сравнению с текущими 5-10 годами, что критически важно для имплантов, требующих хирургического вмешательства для установки и извлечения.
Представители японского издания выяснили, что Koike планирует начать поставку образцов своей продукции производителям аккумуляторов в ближайшее время и запустить массовое производство в 2027-2028 годах после подписания соответствующих контрактов и создания совместных предприятий. Эксперты утверждают, что производство крупных монокристаллических структур является сложной задачей, с которой Koike пока не справилась. В настоящее время компания может создавать монокристаллы диаметром до 25 миллиметров, что ограничивает размеры аккумуляторов и их ёмкость. Таким образом, новинка может применяться только в компактных устройствах, таких как упомянутые ранее ЭКС и смарт-часы. Проще говоря, идея интересная, но масштабировать технологию у учёных пока не выходит. Ну а поскольку деньги вертятся именно в массовом секторе, то перспективы разработки кажутся туманными. Предполагается, что если Koike не научится выращивать большие монокристаллы, то не сможет выйти на рынок аккумуляторов для смартфонов и электрокаров. А это решающее направление для бизнеса. Пока же при поддержке специалистов AIST, японская компания Koike планирует провести исследования с целью увеличения ёмкости аккумуляторов на основе нового электролита за счет улучшения свойств материалов катодов и увеличения физического размера батареи. Это может открыть путь для использования нового материала в аккумуляторах для электротранспорта в будущем.
По крайней мере, в теории, поскольку пока ничего подобного создать учёные Koike так и не смогли. Напомним, твердотельные аккумуляторы отличаются высокой безопасностью по сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторами. Они устойчивы к физическим повреждениям и не подвержены воспламенению при высоких температурах. Новый материал Koike действительно открывает перспективы для создания технологически продвинутых аккумуляторов, обладающих высокой долговечностью и безопасностью, что сделает их востребованными в различных областях, от медицины до автомобилестроения. А вот смогут ли специалисты Koike решить стоящие перед ними трудности, нам ещё только предстоит узнать.