Будущее аккумуляторных батарей в мобильных устройствах

Будущее аккумуляторных батарей в мобильных устройствах

В настоящей статье мы рассмотрим основные тренды, в которых по мнению экспертов будет двигаться прогресс в области создания аккумуляторных батарей.

Последние десятилетия компьютерные технологии развиваются весьма бурно. В соответствии со знаменитым законом Мура, число размещенных на кристалле интегральной схеме транзисторов будет удваивается каждые два года. Причем речь изначально шла о транзисторах на кремниевой основе - как мы рассказывали, ведущий мировой производитель микропроцессоров, компания Intel, уже создает простейшие образцы интегральных схем с графеновыми транзисторами. И хотя после достижения транзисторами размера в 5 нм в силу начинают вступать квантовые эффекты, прогресс в области процессоров на этом не остановится. Во-первых, уже появились квантовые компьютеры, а во-вторых, последние годы рост производительности обеспечивается многоядерной архитектурой.

Последний подход и обеспечивает непрерывный прогресс смартфонов и планшетов - в них уже устанавливаются процессоры, в которых целых восемь одновременно работающих ядер. Не стоит на месте и качество дисплеев в мобильных устройствах - сейчас уже мало кого можно удивить Quad HD, не говоря уже о Full HD разрешении.

Но вот прогресс аккумуляторных технологий подобной динамикой похвастать не может. Не то, чтобы он стоял на месте - в конце концов аккумуляторы справляются с растущими тактовой частотой ядер и их количеством в процессоре, а также разрешением дисплеев. Причем заряжать смартфоны все равно приходится чаще обычных сотовых телефонов. Кроме того не следует забывать, что производители уделяют большое внимание снижению энергоемкости мобильных процессоров, поэтому новейшие модели зачастую бывают в этом отношении менее требовательными, чем их предшественники.

Но особую актуальность аккумуляторный вопрос приобретает с появлением совершенно новых для недавнего времени мобильных устройств - так называемых «умных часов» и «умных очков». И хотя несколько именитых компаний, таких как Sony или Samsung, уже выпустили свои первые модели умных часов, а умные очки от Google уже второй год тестируются разработчиками, продолжительность автономной работы этих устройств (не говоря уже о прочих недостатках) вызывает у пользователей нарекания. Многие эксперты полагают, что именно эта проблема удерживает компанию Apple от выпуска собственной модели умных часов.

В каком же направлении будет двигаться развитие аккумуляторных технологий? Профессор Стенфордского университета в Калифорнии Йи Куи (Yi Cui), основавший стартап Amprius, работает над созданием кремниевой батареи. Она обладает емкостью, в 10 раз превышающую литий-ионную, но к сожалению становится хрупкой по мере использования. Команда Куи пробует решить эту проблему, покрыв кремний полимером (эластичной и мягкой субстанцией, аналогичной материалу из которого изготавливаются контактные линзы), которая самопроизвольно заполняла бы образующиеся на поверхности кремения микроскопические трещинки. Аналогичного подхода придерживается и одна из крупнейших химических корпораций в мире, японская компания Shin-Etsu Chemica.

По словам Тони Фаделла, возглавлявшего департамент по разработке и выпуску плеера iPod, Apple уже много лет работает над солнечной батареей, которой можно было бы оснастить ее мобильные устройства. И по словам двух нынешних неназванных сотрудников Apple, она не оставляет этих попыток. До сих пор ключевая проблема состояла в том, что значительную часть времени смартфон или музыкальный плейер лежит в кармане или сумке. В то же время электрического освещения дома или на работе недостаточно для зарядки вашего устройства - оно должно подвергаться воздействию солнечных лучей. А это куда чаще происходит с носимыми устройствами, такие как умные часы или умные очки - если не в российских широтах, то по крайней мере в солнечной Калифорнии.

Другая технология, запатентованная Apple в 2009 году, состоит в использовании кинетической энергии, вырабатываемой при раскачивании руки во время ходьбы. Часы с автоподзаводом появились еще ...в 18 веке, но как вы понимаете, у оснащенных микропроцессором и дисплеем умных часов совсем другие требования к потреблению энергии.

Четвертый подход, над которым в частности работает исследовательская группа Вашингтонского университета, состоит в использовании для зарядки мобильных устройств энергии излучения WiFi, сотового или телевизионного сигнала. В этой технологии нет ничего фантастического и даже принципиально нового - обычный детекторный радиоприемник, изобретенный еще в начале 20 в., тоже питается исключительно энергией принимаемого радиосигнала. Достижение ученых Вашингтонского университета состоит в том, что созданное ими устройство Ambient Backscatter («Обратное рассеивание», см. фото ниже) может питаться даже от чужих сигналов (в данном случае телевизионных).

Ну и наконец пятый подход к созданию аккумуляторных батарей состоит в использовании так называемого пьезоэлектрического эффекта, когда, грубо говоря, электричество вырабатывается силой трения или сжатия (не столько самого смартфона, сколько, скажем, подошвы вашей обуви о пол при ходьбе). В частности, определенных успехов в этом направлении недавно добились исследователи из Технологический институт Джорджии в США.

Конечно, это не полный список технологий, который может быть востребован при создании аккумуляторов для мобильных устройств будущего, мы попытались описать только основные и самые перспективные на текущий момент. Не исключено, что в недрах какого-нибудь научного центра или скромного стартапа разрабатывают другие принципы подзарядки мобильных устройств, или другие материалы для производства аккумуляторных батарей. Не исключено также, что увеличение времени автономной работы гаджетов будет увеличиваться вовсе не за счет усовершенствования качества их аккумуляторов, а за счет широкого распространения в публичных местах и/или большого диапазона действия беспроводных зарядных устройств, которые и будут постоянно питать энергией ваше устройство.

Одна из таких технологий, напомним, в декабре прошлого года была запатентована Apple, над созданием беспроводной зарядки, основанной на магнитном резонансе, работает и Samsung. Тогда же, в декабре 2013 года, международный консорциум, созданный около года назад и объединяющий таких гигантов электронной индустрии как Samsung, LG и Qualcomm, анонсировал бренд для технологии беспроводной зарядки, получившей название Rezence.

Newsland.ru

Похожие новости:
Новые японские батареи увеличат время работы смартфонов
Деловая газета Nikkei сообщила о новой инновационной технологии японских ученых. Компания Shin-Etsu Chemical разработала новейшую технологию производства литий-ионных аккумуляторных батарей. В состав батарей будет входить новый компонент, который увеличит емкость элементов питания ..
2013-08-3 2171 0 Технология
0
Будущие батареи будут работать на сахаре
Исследователи из Токийского научного университета обратили свой пристальный взор на сахар в надежде, что с помощью данного продукта питания наконец-то удастся решить проблему растущих расходов, связанных с созданием литий-ионных батарей. Возможно, ученые обнаружили идеальный компонент для создания ..
2012-10-5 2269 2 Технология
0
Tesla раскрыла планы по строительству "гигафабрик"
Tesla строит целый комплекс заводов Gigafactory, на которых компания собирается выпускаться аккумуляторные батареи нового поколения и солнечные панели. Планы компании по их строительству довольно обширные. Первую такую «гигафабрику» по производству аккумуляторных батарей Tesla строит в пустыне в Неваде, ..
2017-03-05 5563 0 Технология
0
Разработан новый электроскейтборд весом всего 9,9 кг
Компания Marbel презентовала новый электрический скейтборд, который по внешнему виду практически ничем не отличается от обычного. На нём не найдёшь портящих внешний вид и делающих неудобным аккумуляторных батарей и больших двигателей. По информации издания EnGadget, новое средство передвижения будет выполнено ..
2014-05-26 1617 0 Технология
0
Ученые увеличили КПД прозрачных солнечных батарей
Специалисты из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали эффективные прозрачные солнечные батареи. Это изобретение было сделано еще в прошлом году, но сейчас его создатели вдвое увеличили КПД батарей, сообщает «Азиатский репортер». Ученые из Калифорнийского института в Лос-Анджелесе смогли значительно увеличить эффективность прозрачных ..
2013-07-31 2770 0 Технология
0
Новый метод повысит мощность солнечных батарей
Команда исследователей из Имперского колледжа в Лондоне обнаружила, что если разместить множество цилиндрических алюминиевых шипов на вершине солнечных батарей, то это может значительно повысить количество света, которое будет захватываться поглощающем слоем солнечных батарей, что повысит их мощность больше ..
2013-10-24 2400 0 Технология
1
Tesla подстраховала газовые электростанции большой батареей
Американская компания Tesla Motors 30 января 2017 года ввела в строй аккумуляторную систему хранения энергии, которая призвана компенсировать нехватку электроэнергии, вызванную отключением газовой электростанции. Как пишет The New York Times, батарея емкостью 80 мегаватт-часов заработала в Онтарио ..
2017-01-31 8523 0 Технология
0
Ученые применят в солнечных батареях красители
Ученые из Йельского университета в шутку говорят, что будущее для некоторых солнечных батарей будет флуоресцентным. Они улучшили способность перспективных солнечных элементов поглощать свет и преобразовывать его в электрическую энергию путем добавления флуоресцентного органического красителя. Этот скюариновый краситель (squaraine dye) ..
2013-05-11 2043 0 Технология
0
Ученые создали жидкое электричество
Ученые Массачусетского технологического института разработали технологию, которая поможет значительно ускорить процесс зарядки аккумуляторных батарей. Ключевым моментом в разработке является инновационный жидкий материал «Cambridge Crude», способный переносить на себе электрический заряд.Предполагается, что электромобили станут ..
2011-12-23 4778 0 Технология
0
Новая технология увеличивает КПД солнечных батарей
По словам ученых, материал, который разделяет частицы света на несколько пакетов энергии в конечном счете может сделать работу солнечных батарей более эффективной. Материал, известный как пентацен (pentacene), находясь в тонком слое покрытия солнечной батареи, может ..
2013-04-21 3249 0 Технология
0
Прорыв в разработке аккумуляторных батарей
Представьте себе мобильный телефон, который держит заряд больше недели, а затем заряжается за 15 минут. Фантастика? Но она может стать реальностью благодаря новому исследованию ученых Северо-Западного университета (г. Эванстон, штат Иллинойс, США). Команда инженеров разработала электрод ..
2011-12-21 8607 0 Технология
0
Минерал перовскит произведёт революцию в солнечной энергетике
Отказ от кремния в пользу перовскита позволит снизить в разы стоимость производства электроэнергии при помощи солнечных батарей. И хотя новые фотоэлементы будут обладать меньшим КПД, это новация сделает солнечную энергетику более доступной ― уверены ведущие специалисты ..
2013-08-22 3355 0 Технология
0
Мини-робота создали на 3D принтере
Робот STAR, крошечный робот, изготовленный с помощью технологий трехмерной печати, который может, подобно насекомому, изменить форму своего тела и пробраться даже сквозь узкую щель. Этот робот был создан студентами Калифорнийского университета в Беркли, работающими ..
2013-08-12 2049 0 Технология
0
Ученые США знают, как сделать крышу солнечной батареей
Солнечные батареи до сих пор производятся только специализированными предприятиями, и для их изготовления используются некоторые высокотоксичные вещества, такие как хлорид кадмия. Однако исследователь из Колледжа Св. Марии в штате Мэриленд говорит, что скоро мы сможем создавать солнечные батареи, просто рисуя их на подходящей для этого ..
2015-10-11 1761 0 Технология
1
Емкость Li-ion батарей вырастет на 40 процентов
Инженеры Solid Energy Systems спроектировали новые аккумуляторы, которые позволят увеличить срок службы мобильных телефонов. Замена графитового электрода на литиевый с полимерным покрытием (электролит – ионная жидкость), позволит увеличить объем запасаемой энергии не менее, ..
2013-11-28 1472 1 Технология
0