Новая технология увеличит вместимость литий-ионных аккумуляторов на 20-50%

Современные мобильные устройства год от года становятся всё более изощрёнными, наращивают спецификации, получают новые функциональные возможности, однако одна их характеристика, по большому счёту, топчется на месте. Речь идёт об используемых в них аккумуляторах, ёмкость которых растёт крайне медленно. Правда, есть мнение, что разработчики могли бы увеличивать её намного быстрее, чем это делается сейчас, однако это противоречит маркетинговым интересам: чтобы продавать аппараты нового поколения, достаточно ненамного увеличивать вместимость аккумулятора по сравнению с моделью поколения прошлого и основными конкурентами.

Подавляющее большинство статей, описывающих новые разработки в области аккумуляторах, говорят о продуктах, которые «может быть станут реальностью через много лет». Впрочем, иногда бывают и исключения. Базирующийся в Силиконовой Долине стартап под названием Amprius освоил выпуск нового поколения литий-ионных аккумуляторов, которые запасают на 20% больше энергии по сравнению с существующими моделями и уже встречаются в современных устройствах. Конечно, 20% не выглядит особо впечатляющим числом, но разработчики не собираются останавливаться на достигнутом: недавно было получено финансирование в размере $30 млн., и теперь целью является создание аккумуляторов с 50% приростом плотности хранения энергии.

Секретом данной технологии является использование кремниевых анодов вместо графитовых. В них один атом кремния способен захватить четыре иона лития, тогда как при использовании углерода нужно шесть атомов для захвата одного иона лития, так что плотность хранения энергии возрастает радикально. Это в теории, на практике, как всегда, имеются производственные сложности. Кремний поглощает столько ионов лития, что его объём увеличивается в четыре раза, потом ионы высвобождаются, и объём уменьшается обратно. Этот процесс расширения и сжатия ведёт к быстрому износу материала после небольшого числа циклов зарядки/разрядки.

В Amprius разработали катод на основе наночастиц кремния, покрытый для большей прочности слоем углерода. Хотя по сравнению с «чистым кремнием» он не обладает такой же плотностью хранения энергии, на 20-50% по сравнению с современными аккумуляторами она увеличивается. Важным фактом является также то, что производство новых аккумуляторов может вестись на уже существующем оборудовании, что должно положительно сказаться на темпах их распространения. Аккумуляторы после 500 циклов перезарядки сохранят 80% своей ёмкости, а будущие модели смогут достичь такого значения после 700-1000 циклов. Сейчас аккумуляторы Amprius способны запасать 650 Вт*ч, тогда как у используемых в смартфонах аккумуляторов это значение равно 400-620 Вт*ч.