Майбутнє енергетики: як твердотільні акумулятори змінять смартфони та електромобілі

Протягом тривалого часу літій-іонні акумулятори залишалися основним джерелом живлення для електроніки та електромобілів. Проте ця технологія вже досягла своєї межі: батареї з часом втрачають ємність і несуть ризик займання через використання рідкого електроліту. Наступним кроком в індустрії мають стати твердотільні акумулятори. Їхня головна відмінність полягає у використанні твердого електроліту, що відкриває принципово нові можливості для виробників техніки. Про це повідомляє SlashGear.

Ключові переваги твердотільних батарей

• Висока щільність енергії: Твердотільні батареї можуть мати значно вищу щільність енергії. Завдяки цьому  смартфони зможуть працювати тиждень без підзарядки, а запас ходу електромобілів суттєво зросте, перетнувши позначку в 1400 кілометрів.
• Збільшений термін служби: Якщо стандартна батарея гаджета витримує близько 500 циклів заряду, то новітня технологія здатна забезпечити до 6000 циклів. В електромобілях такі акумулятори зможуть зберігати 90% ємності навіть після 5000 циклів. Це суттєво зменшить обсяги електронного сміття.
• Надшвидке заряджання: За попередніми розрахунками, повне заряджання електромобіля може займати від 2 до 10 хвилин, що цілком співставно із часом заправки авто пальним. Смартфони також зможуть відновлювати заряд менш ніж за 10 хвилин.
• Стійкість до екстремальних температур: На відміну від літій-іонних аналогів, які втрачають ефективність на морозі через загустіння рідини, твердотільні зразки здатні стабільно працювати при температурах до -70 градусів за Цельсієм.

Екологічність та безпека матеріалів

Видобуток літію є складним процесом, який завдає шкоди довкіллю. Твердотільні акумулятори можуть виготовлятися з більш доступних і дешевих елементів, зокрема на основі натрію (складової звичайної солі) або спеціального скла. Важливо і те, що тверді електроліти не є легкозаймистими. Вони значно менш схильні до перегріву та термічного розгону, що суттєво знижує ризик пожеж, який зараз є серйозною проблемою для індустрії електрокарів.

Давня технологія з новим потенціалом

Принцип роботи твердих електролітів не є повністю новим. Його досліджував ще Майкл Фарадей у 1830-х роках. Хоча для масштабної електроніки технологія ще допрацьовується, починаючи з 1972 року твердотільні батареї успішно застосовуються в медицині. Зокрема, їх використовують для живлення кардіостимуляторів та сучасних слухових апаратів, де потрібна максимальна надійність, довговічність і компактність при низькій напрузі.

Головні перешкоди для масового виробництва

Незважаючи на доведену ефективність, технологія має суттєві виробничі обмеження. Основною проблемою є те, що для створення та нормальної експлуатації таких батарей необхідний величезний тиск (сотні мегапаскалів). Це робить процес виготовлення надто дорогим і складним для масштабування, тоді як класичні літій-іонні батареї залишаються дуже дешевими у виробництві. Нині зусилля інженерів зосереджені на розробці матеріалів, які дозволять виготовляти твердотільні акумулятори за умов стандартного тиску, що відкриє шлях до їхньої появи на масовому ринку.