Сколько лет до прорыва в аккумуляторах?

Независимо от того, сколько поколений смартфонов было выпущено, мы сталкиваемся со старым вопросом о том, сколько времени автономно одинаково. Независимо от того, насколько оптимизирует поставщик, в конечном итоге это всего лишь почасовая разница. Почему аккумуляторные технологии всегда так медленно развиваются, мы уже говорили об этом раньше. Когда произойдет прорыв? Теперь есть о чем поговорить.

Это похоже на несбыточную мечту.

Даже смартфоны, которые, как считается, достигли пика, каждый год претерпевают множество технических и дизайнерских изменений, таких как самые актуальные OLED-экраны в этом году, дизайн большого экрана и так далее. Конечно, как бы эти вещи ни менялись, есть кое-что, к чему мы, кажется, привыкли, и это технология аккумуляторов. Производительность продолжает улучшаться, разрешение продолжает улучшаться, а фотографии становятся все лучше и лучше, но обновление, безусловно, не является большим прорывом.

У нас, безусловно, есть способ увеличить время автономной работы телефона, просто увеличить аккумулятор, но это просто самый жестокий способ, в конце концов, телефон такой большой. Практически все технические исследования можно провести, потратив деньги и время. Разве технология аккумуляторов не настолько важна, что она стоит затраченных усилий?

Решение кажется простым, но это не так. Вложить большие деньги, нанять лучших ученых и проявить достаточно терпения - не ключ к решению проблемы. Проблема в том, что создание более энергоемкой батареи потребует совершенно новой области науки.

В связи с этим Билли Ву, профессор Лондонского Имперского инженерного колледжа в Дайсоне, объяснил, что закон Мура заключается в том, что каждые несколько лет транзисторы будут становиться меньше, позволяя чипу вмещать больше, тем самым улучшая возможности обработки. В аккумуляторах дело обстоит иначе. «В микропроцессорах все сделано только для того, чтобы их было меньше. Но что касается литий-ионных аккумуляторов, если вы хотите увеличить плотность энергии, другими словами, увеличить срок службы аккумулятора, тогда вы должны коренным образом изменить материал аккумулятора. . "

Конечно, это непростая задача «потом сменить материал», потому что баланс внутреннего состава материала может вызвать серьезные проблемы, даже если он неправильный. Сейчас так много несчастных случаев - напоминание о том, насколько серьезным может быть случай, если что-то пойдет не так. Ву сказал, что существующее сочетание никеля, кобальта и марганца может измениться в течение следующих нескольких лет. Поскольку никель более активен, его доля будет увеличиваться, тем самым увеличивая количество электричества.

Конечно, просто на это изменение потребуются годы тестирования, чтобы убедиться, что все работает стабильно и безопасно. Говорят, что в случае успеха выносливость может увеличиться на 10-20%. Однако люди ждали так много лет, и поощрение ожидания, похоже, не соответствует времени. Настоящий прорыв в аккумуляторных технологиях кажется воплощением несбыточной мечты.

Быть окруженным трудностями

По мнению ученых, аккумуляторные технологии можно назвать «искусством хаоса». Он развивался так медленно, по большей части потому, что почти каждый маленький шаг прогресса или изменения требует большого количества экспериментов и испытаний для обеспечения безопасности и стабильности. Даже если вы найдете материалы, которые могут помочь увеличить плотность энергии, вы не можете гарантировать, что они действительно работают.

Например, недавно было обнаружено, что силикагель, по-видимому, является лучшим материалом для современных аккумуляторов, чем графит. Его плотность энергии в десять раз выше, чем у графита, а это означает, что если наши телефоны могут продержаться в течение дня, силиконовая батарея может продержать телефон в течение десяти дней. Проблема в том, что такая батарея становится очень опасным взрывчатым веществом.

Почему это происходит? Когда аккумулятор заряжается и разряжается, графит расширяется и сжимается примерно на 10%. Мы можем справиться с 10%, но с силиконом до 300%. Не нужно думать о том, насколько опасны эти батарейки.

И поэтому инвестиции в аккумуляторные технологии можно охарактеризовать как черную дыру, так что, несмотря на настойчивость многих ученых, компаний и исследовательских институтов в мире, нет никакой перспективы, что эти усилия всегда будут раздельными. Невозможно сформировать отраслевое партнерство.

Что еще более важно, серия событий на Samsung Galaxy Note 7 шокировала отрасль, что также заставило людей более осторожно подходить к исследованиям и уделять больше внимания каждому этапу теста. Инсайдеры говорят, что многим производителям посчастливилось увеличить удельную энергию своих батарей. Событие разряда батареи было тревожным звонком, заставившим всех притормозить - и, конечно же, безопасность должна быть хорошей вещью.

Можем ли мы увидеть прогресс?

Итак, вот вопрос: если прорыв происходит так медленно, когда мы увидим прогресс? Интересно, что ответ будет через некоторое время, но, похоже, не так уж и долго.

«На разработку нового химического процесса потребуется около 10 лет, 100 миллионов фунтов инвестиций, поэтому он несравним с производством микропроцессоров с точки зрения экономических масштабов», - сказал профессор Ву.

Причем 10 лет - это только первый этап. Потребуется еще 10 лет, чтобы постоянно тестировать и улучшать новую технологию, чтобы она была достаточно безопасной и стабильной, чтобы ее нельзя было коммерциализировать. В простейшем примере соответствующие результаты исследований литий-ионных аккумуляторов были впервые опубликованы в Оксфордском университете в 1980 году. Только в 1990-х годах Sony впервые начала коммерциализировать эту технологию.

«У нас уже есть другой химический раствор, но его появление займет некоторое время. Люди говорили о сере или силикагеле как о новом материале для батарей. Кроме того, теперь существует возможное окончательное решение, называемое воздушно-литиевой батареей. Тем не менее, требуется еще один или даже два года, прежде чем он станет идеальным », - сказал профессор Ву.

Десять или даже 20 лет - ужасное время для всех, но после того, как мы слышали об отчаянных условиях раньше, кажется, что это не так долго. Что еще более важно, производители, безусловно, будут добиваться постепенного прогресса и оптимизации.

Хотя аккумуляторные технологии не могут прорваться на короткое время, другие технологии не могут не улучшиться. По мере того, как производительность мобильного телефона продолжает улучшаться, разрешение даже должно доходить до уровня 4K, что выдвигает жесткие требования к оптимизации энергопотребления. В связи с этим уже на повестке дня 10-нанометровые процессы и даже 7-нанометровые процессы. OLED-экраны могут эффективно снизить потребление энергии. Оптимизация на различных уровнях программного обеспечения также стала обязательным курсом.

Страница содержит содержимое машинного перевода.