На своей сентябрьской презентации, Apple показала часы, работающие целых 36 (!) часов без подзарядки. После этого возникла мысль: «Доколе»? Сколько уже будет продолжаться эпопея с каждодневным заряжанием гаджетов и гегемония литий-ионных аккумуляторов?
В этом хабрапосте поговорим про то, почему именно литий-ионные аккумуляторы захватили мир, посмотрим на мировые наработки, их приближенность к реальным прототипам и ответим на вопрос: «Почему давно не было прорывов в аккумуляторных технологиях?».
Как мы пришли к господству литий-ионных аккумуляторов
Не будем глубоко погружаться в исторические подробности, тем более что на Хабре об этом уже писали, отметим лишь основные вехи развития аккумуляторов.
Первые массовые аккумуляторы были свинцово-кислотными. Они были не экологичны и обладали малой ёмкостью. При этом были первыми коммерчески используемыми — в 1904 году фирма Varta выпускала аккумуляторы для зажигания двигателя автомобилей.
Наравне с бензиновыми и паровыми машинами производились тогда и электромобили, и для них нужны были аккумуляторы. Пик производства электромобилей пришёлся на 1912 год: за это время в США на дорогах было 30 000 электромобилей, две трети из которых использовались в качестве частных авто.
Тогдашние электромобили имели запас хода около 160 миль. Примерно такой же запас и у современных авто. Например, у Fritchle Electric, как и у всех его современников, были свинцово-кислотные батареи с плотностью энергии от 20 до 40 Вт·ч/кг (аккумуляторы начала 1900 года имели плотность энергии всего от 10 до 15 Вт·ч/кг).
Затем в промышленности активно стали использоваться никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батареи. Их энергоёмкость была выше свинцово-кислотных. Аккумуляторы производили в деревянных и эбонитовых корпусах. Вплоть до 50-х годов рабочее напряжение аккумуляторов было всего 2,2 В. И только после 50-х произошёл переход на 12 В.
В 1970 году грянул нефтяной кризис. Ситуация в мире диктовала свои требования к источникам энергии. Химик Стэнли Уиттингем, работавший в нефтяной компании ExxonMobil, начал работу над концепцией новой батареи, которая могла бы заряжаться самостоятельно. Он надеялся, что в будущем это может привести к использованию энергии без ископаемого топлива. Но почему именно литий? Это самый лёгкий металл, который обладает наилучшим электрохимическим потенциалом и имеет наибольшую плотность энергии по сравнению с весом. Литий-ионные батареи имеют вдвое большую плотность энергии, чем никель-кадмиевые.
При этом у первого прототипа, анод которого был из сульфида титана, а катод из лития, было много недостатков — низкое напряжение: 2,3 В, высокая цена титана и пожароопасность.
В течение последующих лет концепция совершенствовалась, а реальная ёмкость повышалась.
В 1980 году американец Джон Гуденаф предложил использовать кобальтат лития в качестве материала для катода. Напряжение ячейки возросло до 4 В. Но риски возгорания батареи никуда не делись. Проблему удалось устранить к 1991 году, когда химик Акира Ёсино изобрёл аккумулятор с анодом из графита и катодом из кобальтата лития.
В 2019 году всем причастным к развитию литий-ионных батарей — Стэнли Уиттингэму, Джону Гуденафу и Акире Ёсино — была присуждена Нобелевcкая премия.
(+|–)
У литий-ионных батарей много плюсов — они неприхотливы в обслуживании и им достаточно одного стандартного заряда. У них нет эффекта памяти, который представляет собой вредный процесс, вызывающий частичные циклы заряда/разряда, в результате которых батарея теряет ёмкость. В них нет токсичного кадмия, то есть их проще утилизировать по сравнению с никель-кадмиевыми батареями.
Благодаря литий-ионным батареям, развивалась портативная электроника. И долгое время основным рынком сбыта литий-ионных аккумуляторов были мобильные телефоны. Сейчас же их используют в медицинских устройствах, электромобилях и беспилотных летательных аппаратах. Кардиостимуляторы, имплантируемые радиопередатчики, носимые биосенсоры, желудочные стимуляторы, дефибрилляторы, хирургические инструменты и мониторы — во всех этих устройствах используются литий-ионные батареи.
Прогнозируется, что к 2026 году рынок литий-ионных аккумуляторов для одних только электромобилей достигнет почти 70 миллиардов долларов.
Раз есть плюсы, то будут и минусы — как для людей, так и для планеты. Извлечение сырья, в основном лития и кобальта, требует большого количества энергии и воды. А работа в шахтах небезопасна. Литиевые батареи содержат потенциально токсичные никель, медь и свинец. При неправильной утилизации использованные аккумуляторы могут привести к экологической катастрофе, а при бесконтрольном хранении становятся взрывоопасными.
Входящий в состав аккумуляторов щелочной металл литий — легковоспламеняющийся, и последствия могут быть самыми печальными: резкое вздутие, возгорание или даже взрыв. Вспомним истории про отзыв Samsung Galaxy Note 7 в 2016 году.
В 2021 в Нью-Йорке было зарегистрировано 130 сообщений о возгорании литий-ионных аккумуляторов в электрических велосипедах и скутерах. Пять человек погибли. В 2020 году произошло 65 возгораний аккумуляторов электровелосипедов и электросамокатов. Компания Specialized Bicycle Components несколько раз отзывала аккумуляторные батареи для электрических горных велосипедов из-за опасности возгорания.
Плотность современных батарей относительно мала. Например, чтобы айфон или ноутбук работал всю неделю без подзарядки, плотность энергии должна быть повышена в 10 раз. Поэтому литий-ионные батареи не годятся для крупномасштабных проектов резервных систем обеспечения энергии.
В общем, есть куда расти и над чем работать. И компания, которая сможет совершить прорыв и разработать принципиально новый аккумулятор, завоюет рынок.
Прорыв или провал?
Осенью 2009 года компания A123 Systems привлекла более 350 миллионов долларов инвестиций. Компания заявила, что владеет передовой технологией литий-ионных аккумуляторов, разработанной в MIT, которая обещает популяризировать электромобили, сделав аккумуляторы более мощными, безопасными и долговечными. У A123 были заводы в Азии, которые могли производить миллионы батарей в год. В ближайший год планировалось открыть крупнейший завод по производству литий-ионных батарей в США.
Спустя три года компания оказалась на грани банкротства. У A123 был заключён крупный контракт с автопроизводителем Fisker Automotive — компания должна была поставить крупную партию аккумуляторов для новых электромобилей Fisker Karma. Но автопроизводитель не смог вывести вовремя автомобиль на рынок и сократил заказ, кроме того, в партию попало несколько дефектных аккумуляторных элементов. Всё это привело к масштабной программе отзыва, которая стоила A123 более 50 миллионов долларов. Компания подала заявку о банкротстве.
Что же произошло? Технология оказалась не такой инновационной и не позволила удешевить производство и конечную стоимость аккумулятора. И всё это не способствовало увеличению спроса на электромобили.
«У A123 весьма впечатляющая аккумуляторная система, — сказал Джефф Дан, профессор физики и химии Университета Далхаузи. — Она может обеспечить очень высокую мощность и отлично работает при низких температурах. Но к сожалению, там нет всех компонентов, которые нужны для успешной технологии литий-ионных аккумуляторов. В частности, аккумулятор A123 не обладает низкой стоимостью хранения энергии в киловатт-часах».
Прорыв оказался слишком дорогим для рынка.
В 2012 году произошёл скандал со стартапом Envia Systems. Они утверждали, что создали батареи, по ёмкости превосходящие в два раза те, которые использовались тогда в электромобилях. Заявлялось, что плотность энергии в чудо-батарее будет составлять 400 Вт·ч/кг (против 200 в батареях тех лет).
Технологией заинтересовалась General Motors и вложила в стартап 7 миллионов долларов. Технология «должна была изменить правила игры», но, как отметил генеральный директор GM Дэн Акерсон, «появилась из ниоткуда».
Это «ниоткуда» привело в «никуда». Компания не смогла воспроизвести свои ошеломляющие результаты. Проблема циклов, когда ёмкость батареи резко падает после перезарядки, оказалась не решена. После 400 заряда ёмкость падала до 72%. По сути, нужно было менять аккумулятор в машине после каждых пройденных 60 тыс. километров. Для сравнения: батарея в Tesla S выдерживала почти 430 тыс. километров. В 2013 году General Motors подала в суд, стартап разорился. Прорыва опять не вышло.
Но почему? Компании делают громкие заявления, как политики в предвыборную кампанию, но прорывов не происходит. Ответ банальный: простые способы увеличения ёмкости уже исчерпаны. Например, заряд литий-ионного аккумулятора определяется количеством ионов лития, которые переходят с катода на анод. Больше ионов лития — больше заряд. Но на практике увеличение кобальтата лития приводит к менее эффективному выходу ионов лития из катода. Это ухудшает безопасность, увеличивает саморазряд и сокращает ресурс.
Все очевидные способы уже перепробованы, а чтобы добраться до неочевидных — нужны серьёзные исследования и вложения. И здесь важно объединять усилия. Сделать что-то глобальное в одиночку невозможно.
Чтобы литий-ионные батареи могли быстрее заряжаться, исследователям нужно отслеживать и понимать процессы, происходящие в функционирующих материалах в реальных условиях в режиме реального времени. Сейчас для этого требуются сложные методы синхротронного рентгеновского излучения или электронной микроскопии.
Прогресс есть, но плавный
Ошеломляющих прорывов и правда давно не было, но это не значит, что прогресс застопорился. Он есть, но плавный. И это хорошо видно на графике ниже.
Как было сказано выше, учёные должны понимать внутренние процессы и наблюдать их в режиме реального времени. Только это поможет улучшить батареи.
Например, в 2021 году исследователи из Кембриджского университета разработали простую лабораторную методику, которая позволяет заглянуть внутрь литий-ионных аккумуляторов и следить за движением ионов лития в режиме реального времени по мере зарядки и разрядки аккумуляторов. Раньше это было невозможно.
И этот метод может стать недостающей деталью головоломки, что поможет разработать аккумулятор следующего поколения.
Компания Tesla вкладывает большие средства в исследования литий-ионных батарей. В 2016 году в Канаде была учреждена исследовательская группа «Tesla Advanced Battery Research» в рамках партнерства с лабораторией Джеффа Дана в Университете Далхаузи. Периодически в новостях мелькают удивительные открытия, сделанные там.
В 2020 году исследователи заявляли о разработке батареи, способной сохранять до 90 процентов мощности после 200 циклов подзарядки. В имеющихся на тот момент моделях ёмкость падала до 80 процентов через 20 циклов зарядки.
Весной 2022 года Джефф Дан вместе с коллегами опубликовал статью в журнале Journal of the Electrochemical Society, где утверждал, что им удалось создать конструкцию батареи, которая при правильных условиях может прослужить 100 лет. В статье описывается химический состав батареи на основе никеля и марганца, который может конкурировать с литий-феррофосфатными аккумуляторами по долговечности, сохраняя при этом высокую плотность энергии.
Конечно, автомобиль не должен служить сто лет, и смысл такой батареи в том, что в ней будет увеличена скорость циклов заряда-разряда. Кроме того, эти наработки можно будет переиспользовать для статического хранения энергии в домах.
Литий-ионные аккумуляторы плохо переносят жару и холод. И сделать их менее чувствительными — одна из задач современных исследователей. Инженеры Калифорнийского университета разработали литий-ионные аккумуляторы, которые хорошо работают при морозе и палящем зное, сохраняя при этом энергию. В ходе испытаний экспериментальные батареи сохранили 87,5% и 115,9% своей энергоёмкости при –40 и +50°C соответственно.
Это стало возможно благодаря новому электролиту, который изготовлен из жидкого раствора дибутилового эфира, смешанного с солью лития. Особенностью дибутилового эфира является то, что его молекулы слабо связываются с ионами лития. То есть молекулы электролита могут легко отдавать ионы лития при работе батареи. Это слабое молекулярное взаимодействие улучшает работу батареи при отрицательных температурах.
Как сказал руководитель исследовательской группы Чжэн Чен: «Чтобы создать батарею с высокой плотностью энергии, учёным нужно задействовать сложную химию. Чем выше энергия, тем больше реакций, а это означает меньшую стабильность и большую деградацию. Поэтому создание стабильной высокоэнергетической батареи само по себе является сложной задачей, а попытка сделать это в широком диапазоне температур — ещё сложнее».
Литий-серные аккумуляторы могут стать новой вехой в развитии источников энергии. Потенциально они позволяют разрабатывать аккумуляторы с ёмкостью в три раза большей, чем у литий-ионных. Так можно увеличить запас хода электромобилей без увеличения веса батареи. Кроме того, сера более распространённая и её проще добыть, чем кобальт, который используется в катодах традиционных литий-ионных аккумуляторов.
Но есть проблема — литий. И катод, и анод сверхреактивны. Серные катоды настолько реактивны, что растворяются во время работы батареи. Эта проблема усугубляется при высоких температурах. А литий-металлические аноды склонны к образованию дендритов, которые могут, добираясь до анода, вызывать короткое замыкание. В результате литий-серные батареи работают только до десятков циклов. Но учёные понимают, какой потенциал кроется в литий-серных аккумуляторах, поэтому исследования и улучшения активно продолжаются.
В 2020 году учёные из Техасского университета в Остине опубликовали статью, где описывали увеличение срока службы литий-серных батарей.
В 2021 году исследователям из Университета Монаша с помощью добавки на основе глюкозы на положительном электроде удалось стабилизировать технологию литий-серных батарей и увеличить им емкость.
В 2022 году исследователи из Мичиганского университета создали литий-серный аккумулятор ёмкостью 1268 мА·ч/г и сроком службы более 3500 циклов.
Но не серой единой. Добавление кремния в анод на основе графита может стать важным этапом развития литий-ионных аккумуляторов. Калифорнийский стартап OneD Battery Sciences разработал кремниевые нанопроволоки, которые можно наплавлять непосредственно на графитовые частицы, содержащиеся в анодах аккумуляторов. Это может потенциально утроить плотность энергии анода, сократить время зарядки и снизить стоимость батареи. Кремний уже отчасти используется в аккумуляторах — Tesla и Porsche уже добавляют небольшое количество кремния с графитом в батареи Model Y и Taycan. Но здесь есть свои нюансы — если вкратце, то материал батареи расширяется, частицы кремния растрескиваются, и в результате аккумулятор теряет энергию. А ведь исходный план был противоположный!
OneD Battery Sciences разработала специальную платформу Sinanode, которая прикрепляет кремниевые нанопроволоки к аноду с помощью силана, азота и электричества. В результате кремниевые нанопроволоки остаются гибкими и не трескаются, а кремний утраивает плотность энергии анода.
Коммерческое производство аккумуляторов с такой технологией ожидается в 2025 году. И будем надеяться, что OneD Battery Sciences не повторит судьбу стартапа Envia Systems.
А напоследок неожиданное — как крабы помогают развивать аккумуляторы.
Исследователи из Университета Мэриленда разработали батареи, в которых для хранения энергии используется вещество, содержащееся в панцирях ракообразных, а именно хитин. Новые аккумуляторы более экологичны, энергоэффективны и бюджетны. Исследователи смогли создать возобновляемую батарею, объединив в электролите хитозан с цинком. Энергоэффективность такой батареи составляет 99,7% даже после 1000 циклов работы. Но главное, такой аккумулятор не будет наносить вред окружающей среде.
Итог
Как мы увидели, прогресс в улучшении аккумуляторов есть. Плавный, неспешный, но уверенный.
Да, пока без громких прорывов. И пока мы ещё не пришли к принципиально новым батареям, хотя все предпосылки для их появления есть — исследования литий-серных аккумуляторов, их улучшения и возможность заглянуть в молекулярную структуру литий-ионных аккумуляторов, чего раньше не удавалось. Это внушает оптимизм. Но кажется, что заряжать телефон каждый день всё равно придётся ещё долго.
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.
Комментарии (75)
horevivan
29.09.2022 14:10+15Этим летом села батарейка в моих наручных часах Casio которая проработала 13 лет при мне + ещё сколько-то времени до покупки. За это время полностью разрушился резиновый ремешок (думается из-за ультрафиолета). На часах было написано - 10 лет работы батареи.
SuperTEHb
29.09.2022 15:04+41Не такой уж и старый анекдот:
После заявления Эппл, что теперь часы без подзарядки могут работать аж ДВОЕ СУТОК в Кассио умерли три инженера от смеха.
bbs12
30.09.2022 06:23+7Потому что производителям ненужно было называть наручный компьютер часами.
Astroscope
01.10.2022 11:19В бытовом, обиходном смысле слова это и близко не компьютер - точно так же, как в бытовом смысле слова это никак не часы. Даже не пытайтесь приводить объективные аргументы в виде наличия рудиментарных интерфейсов ввода-вывода и обслуживающего их процессора внутри - я вовсе не о формальной классификации, но о субъективном восприятии.
Gryphon88
01.10.2022 19:56+1А что это? я серьезно, не понимаю зачем они, потому и не покупаю. Ленивчик для телефона?
Astroscope
01.10.2022 21:53А что это?
Выносной индикатор уведомлений - сообщает, что что-то пришло на телефон. Еще обычно имеет индикатор погоды на Марсе, который, в зависимости от конкретной реализации, может называться тонометром, измерителем пульса, шагомером - тысячи их.
я серьезно, не понимаю зачем они, потому и не покупаю.
Это потому что вы, видимо, не из тех, кто сначала купил, поддавшись на рекламу, а потом убеждает других в том, какая это замечательная вещь, чтобы убедить в этом себя и оправдать (подтвердить правильность) покупку. Это известный психологический феномен - убеждать других в чем-то, в чем на самом деле пытаешься убедить себя (в правильности принятого решения, оправданности покупки и т.д. и т.п.) Вот когда я такое себе куплю - тоже буду рассказывать, как это удобно и замечательно, удивляясь тому, как сам жил без такого раньше и как другие живут без такого до сих пор. Следите за публикациями. :)
Nikita_64
29.09.2022 14:55+3Затем в промышленности активно стали использоваться никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батареи. Их энергоёмкость была выше свинцово-кислотных. Аккумуляторы производили в деревянных и эбонитовых корпусах. Вплоть до 50-х годов рабочее напряжение аккумуляторов было всего 2,2 В. И только после 50-х произошёл переход на 12 В.
Может создасться впечатление, что повысили напряжение ячейки, хотя речь идет о батерее. И непонятно, 12В относится к целочным или кислотным? Исходя из того, что изначально напряжение было 2,2В, думается, что к кислотным (у щелочных 1,2В), или 2,2В — это батарея из двух щелочных?
mpa4b
29.09.2022 15:46+4В 40ых годах вполне себе уже были 6-вольтовые бортовые системы (а значит и аккумуляторы) на автомобилях, тоже не понимаю, что за "2.2 В до 50-х годов".
wibbtwo
30.09.2022 15:412 (с небольшим) вольта - это напряжение свинцово-кислотной электрохимической ячейки, которое определяется изменением свободной энергии при химической реакции, которая протекает в ячейке. И оно не может быть сильно больше ни для одной известной реакции. Например, наиболее широко распространенные в 20-ом веке цинк-марганцевые батарейки давали 1.5 вольта. Такое же напряжение у никель-цинковых аккумуляторов. 12 вольт - это напряжение стандартной автомобильной батареи состоящей из 6 свинцово-кислотных ячеек (банок) соединенных последовательно. Если использовать никель-цинковую или никель-кадмиевую систему, то для получения того же напряжения понадобится, соответственно, 8 банок. Что имел ввиду автор, когда писал эту фразу, понять трудно.
vGimly
29.09.2022 16:26+1Ячейка свинцово-кислотного аккумулятора как раз имеет напряжение около 2 вольт.
В автомобильном последовательно собраны 6 ячеек * 2 Вольта = 12 Вольт.Сейчас такие тоже выпускаются, с сайта производителя:
Промышленные аккумуляторы STARK GroE
Аккумуляторы серии STARK GroE изготовлены по классической технологии с жидким электролитом. Номинальная емкость аккумуляторов данной серии - от 75 до 2600 Aч. Выпускаются в виде элементов 2 В.Nikita_64
29.09.2022 16:38+1Именно это я и имел ввиду:
Может создасться впечатление, что повысили напряжение ячейки, хотя речь идет о батерее.
Батарея — последовательно соединенные элементы или ячейки.
Gryphon88
29.09.2022 15:35А что у нас по нишам получается? Насколько я понимаю, у нас есть следующие характеристики:
1. Цена
2. Плотность энергии
3. Число циклов до деградации
4. Поведение в зависимости от окружающей среды, в первую очередь от температуры
5. Безопасность: пожароопасность, выделение газов, сложность утилизации.
Если речь идет о носимой электронике и электромобилях, то важнее плотность энергии, если о стационарных аккумуляторах, то число циклов.
event1
29.09.2022 18:30Для автомобилей тоже число циклов важно. Машина должна лет 10 проездить, Если заряжать дважды в неделю, это 1000 циклов. Желательно, чтоб батарейка не совсем деградировала за это время.
Gryphon88
29.09.2022 19:15Мысль была, что если он короткоживущий, но дешевый, то циклы не шибко важны. А в стационарном хранении основные затраты пойдут на капстроительство, коммуникации и логистику, не натаскаешься, если что.
event1
29.09.2022 19:22Мысль была, что если он короткоживущий, но дешевый, то циклы не шибко важны
Очень дешёвый должен быть. Если каждый год менять, цена должна быть дешевле набора покрышек.
blik13
29.09.2022 17:04+4Есть подозрение, что увеличение удельной ёмкости аккума не увеличит время автономной работы прибора, а уменьшит объем этого аккума в устройстве, те же часы просто станут тоньше.
AAngstrom
29.09.2022 17:19+4Не волнуйтесь. Даже если появятся аккумуляторы с плотностью энергии в 100 раз больше нынешних, часы Apple надо будет заряжать раз в те же два дня. Просто в часах появится ещё и встроенная колонка, динамометр и кукушка, потому что это "то, что нужно пользователям".
В общем, проблема с тем, что портативные устройства надо заряжать каждые пару дней/часов, мало связана с ёмкостью аккумуляторов. Она связана, скорее, с представлениями производителей о среднестатистическом потребителе, который отдаёт приоритет толщине устройства и свисто-перделкам, а время жизни батареи -- вопрос вторичный. Может, они и правы (есть немало людей, которые скажут: "нафиг мне батарея, которая держит неделю, если я телефон каждый день могу заряжать").
klounader
30.09.2022 03:18+4быдлокодинг с телеметрией не увеличат держак батареи. когда аккумы станут в 100 раз круче, тогда и софт будет в сто раз прожорливее. потому как для него понадобится соответствуюющее железо, которое жрёт в сто раз больше. сейчас весит прошивка 1 гиг, а будет 100 гиг и это будет считаться нормально для эппол часиков.
konst90
30.09.2022 09:48нафиг мне батарея, которая держит неделю, если я телефон каждый день могу заряжать
Ну, в общем, да. Особенно с беспроводной зарядкой, когда телефон достаточно положить на коврик или в автомобильный держатель.
klounader
30.09.2022 12:20+1это хорошо до тех пор, пока привычный образ жизни типа «работа-дом» не изменится резко и тут окажется, что нужная зарядка очень далеко, а батарейки осталось на пару часов до полного разряда.
konst90
30.09.2022 12:39Для решения этой проблемы есть внешние аккумуляторы. Планируешь поехать туда, где розеток нет - берёшь внешний аккумулятор. Не планируешь - зачем постоянно таскать в телефоне большую батарею?
Это как с водой у велосипедиста. Если я еду по городу на работу - мне достаточно одной фляги. В поездке за город - ещё пара литров воды в рюкзаке. Если у меня автономка по пустыне - две канистры.
klounader
30.09.2022 13:16+1Смотря от чего отталкиваться. Если тебе что раньше одной бутылки воды хватало на 20 км, то и сейчас столько же, учитывая, что физическая форма у тебя за этой время приобрела несколько иной характер, а современные велосипеды стали накатистее. То бишь, плюс на минус ничего не поменялось. А тут, производительность каждый год растёт, софт каждый год жиреет, в итоге батарейку они жрут также как и раньше, не смотря на то, что их ёмкость на вес и объём за это время также в несколько раз тоже выросли. У меня КПК HP iPAQ h2210 на 900 мАховой батарейке целый день спокойно работал, моему пятилетнему смартфону для такой же работы нужна батарейка 4000 мАха. А современному сколько, уже 5000? Это как если бы тебе раньше хватало на 20 километров 1 бутылки воды, а сейчас для этого нужно 5 бутылок, не смотря на то, что современные велосипеды стали легче, технологичнее и накатистее. Проблема всё таки в жирном софте, который сидит на велосипеде и обливается потом.
konst90
30.09.2022 13:26в итоге батарейку они жрут также как и раньше
Ну то есть условных 30 грамм батареи всё так же хватает на день. Просто в этих граммах помещается больше энергии, что компенсируется выросшим потреблением устройства. Меня же как пользователя волнуют не ампер-часы, а масса и объём батареи.
klounader
30.09.2022 14:18+1Ну вы же понимаете, что это не может продолжаться бесконечно и рано или поздно, а батареям и повербанкам придётся тяжелеть? Посмотрите на современные полупроводниковые железки, они давно упёрлись, им нужны уже радиаторы от жигулей для охлаждения. Последняя видюха от нвидии вообще жесть, им скоро внешний блок охладителя понадобится за окном, на пару с кондиционерным они будут весело смотреться. Ну и что, что в современных домах сечение проводов больше, зато мощно, да? Новый фотошоп тянут и ладно.
RQmobile
30.09.2022 12:33+1Были у меня смарт часы с функцией слежения фаз сна, только вот заряда этих часов хватало с утра и до ночи, а ночью их уже надо было ставить на зарядку. Очень классно в них было иметь слежение фаз сна =)
iu3564
30.09.2022 12:39Вот не понимаю, зачем люди выставляют apple такими жадными дураками и то не так и это не то, дорого, не удобно тд. камон... создайте лучше... покажите как надо, а главное убедите миллиард людей покупать ваш продукт. Если их часы держат заряд немного времени, то на это есть объективные технические причины , ведь реально проблемы зарядить устройство раз в сутки нет, а если вам надо больше времени на одном заряде, то ищите устройство другого производителя, все ж просто.
AAngstrom
30.09.2022 13:13+1Apple ни в коем разе не дураки. Но жадные. Однако, жадность в бизнесе, сама по себе -- не порок. "The point is that greed, for lack of a better word, is good." (c)
AllexIn
29.09.2022 18:09+1Ёмкость падала до 72%.72% от 400 это всё равно больше чем 200. Даже без учета того, что эти 200 за 400 циклов заряда тоже уже не 200.
Нипанятна. Цифры не сходятся.
Astroscope
29.09.2022 18:18+4Оффтоп
Конечно, автомобиль не должен служить сто лет
Это еще почему?
blik13
29.09.2022 19:44+3Ну я вот не очень хотел бы ездить на авто 1922 года, оно наверное круто, но вот всякие безопасности, удобности и прочие экономичности будут весьма печальны.
Astroscope
29.09.2022 21:53+1Не вижу взаимосвязи. Вы, как и кто угодно еще, можете покупать новый автомобиль по любой причине - объективные или субъективные улучшения в новых моделях, хочется новую игрушку, да что угодно еще - никто вас не заставляет владеть автомобилем сто лет вместо нескольких. Важно другое - чтобы автомобиль не попадал на свалку через несколько лет из-за "одноразового" ресурса, тем самым причиняя колоссальный вред экологии, а мог найти новых, менее требовательных владельцев, и служить им значительное время/пробег.
blik13
29.09.2022 22:46+1Несколько лет это сколько?
И какие автомобили отправляются на свалку через несколько лет по причине одноразовости? Может модели есть какие конкретные?
Вы хотите кузов из нержавейки или алюминия? Не вопрос, но дороже в пару раз. Хотите мотор в два раза ресурснее? Можно и так, но расход в два раза выше и сам он будет больше и тяжелее. И так во всём. В итоге вы сами не купите этот авто.
Автомобили стали такими далеко не только по желанию производителей, производитель делает то, что купят.
Astroscope
30.09.2022 00:16Несколько лет это сколько?
Уже лет через десять могут начинать вылазить проблемы ограниченного ресурса - где из-за спланированного устаревания, где из-за глупой экономии на спичках.
Лет через двадцать поддерживать автомобиль становится проблематично уже и из-за коррозии.
И какие автомобили отправляются на свалку через несколько лет по причине одноразовости? Может модели есть какие конкретные?
Китайские внедорожники годятся как пример? Коррозия уничтожает раму и кузовные элементы со субсветовой скоростью, запчасти недоступны, потому что их не выпускают (сменился поставщик и под него переделали крепление/проводку), все буквально рассыпается за несколько лет, хотя в магазине выглядело как настоящее.
Вы хотите кузов из нержавейки или алюминия?
Алюминий трудно ремонтировать и он дороже. С поправкой на цену - нет, хочу холоднокатанную сталь с фосфатированием и высококачественной окраской. На такое дают десять или более лет гарантии от сквозной коррозии, а реально можно рассчитывать лет на двадцать.
Хотите мотор в два раза ресурснее? Можно и так, но расход в два раза выше и сам он будет больше и тяжелее.
Про расход - категорически неверно, разница в расходе невелика. Весогабариты - да, пострадают. Можете предложить альтернативу - дешевый сменный блок, головка блока и т.п. детали, чтобы было понимание, что у двигателя ограничен ресурс ради экономии, поэтому предполагаем капремонт не как трагедию, а как почти плановые работы по обслуживанию? Нет, сменный блок стоит дорого (в масштабах цены автомобиля, которому требуется замена блока), да и работа не для всякого энтузиаста посильна, чтобы за пару вечеров сделать в гараже.
Двигатель с расчетным ресурсом в ~150т.км - вы мне позволите назвать "одноразовым"?
И так во всём. В итоге вы сами не купите этот авто.
И так во всем, да. Но нет, буду копить или брать б/у.
Одно время существовали марки, заслужившие хорошую репутацию за надежность и ресурс (сейчас они необратимо растеряли ее, поэтому называть их нет смысла) - их автомобили стоили дороже новыми, но стоили дороже и на вторичке. Будь они сейчас, я бы тянулся к ним.
Автомобили стали такими далеко не только по желанию производителей, производитель делает то, что купят.
Верно, это встречное движение. Многие покупатели готовы покупать одноразовый мусор, лишь бы новое, а автопроизводителям это только на руку и они с радостью предлагают новое, с самой нелепой как кажется и с тщательно продуманной на самом деле экономией на всем.
klounader
30.09.2022 03:56+1Двигатель с расчетным ресурсом в ~150т.км — вы мне позволите назвать «одноразовым»?
имхо, если капиталка его становится нецелесообразной или нереальной и проще купить новый двигатель, то можно считать одноразовым. мы отталкиваемся от миллионного ресурса же, правда? к примеру, таксисты не будут брать автомобиль, который на одном двигателе сможет проехать всего 150 тысяч км, если учесть, что параллельно существуют автомобили с двигателями, которые спокойно могут ходить и 300. сюда же можно вписать, что ликвидность автомобиля на бэушном рынке с 300м двигателем намного лучше, чем 150го.Astroscope
01.10.2022 11:33мы отталкиваемся от миллионного ресурса же, правда?
Давайте возьмем более реалистичные полмиллиона. Миллион - для легкого комтранса (пикапы, фургоны), у которого средний пробег очевидно больше.
На сегодня
Негласно считается, что легковой автомобиль - это до 150т.км, а комтранс - до 300т.км. Это не закон, не правило - это наблюдение за тем, что происходит.
сюда же можно вписать, что ликвидность автомобиля на бэушном рынке с 300м двигателем намного лучше, чем 150го.
Это один из моих посылов - вы можете покупать новый автомобиль как угодно часто и по любой причине, но после вас автомобиль может и должен служить еще долго и сравнительно беспроблемно. Ваша, как первого владельца, прямая выгода от этого в том, что вы меньше потеряете в цене при продаже, пусть вас прямо и не волнует, каков ресурс остался после вас. Ваша опосредованная выгода - меньше мусора и меньше нагрузка на экологию из-за того, что бывший ваш автомобиль все еще ездит для кого-то, а не оказался на свалке - раз, и из-за того, что его больше нет, пришлось потратить ресурсы (включая невозобновляемые) на выпуск новой замены - два.
klounader
01.10.2022 13:13Ваша, как первого владельца, прямая выгода от этого в том, что вы меньше потеряете в цене при продаже, пусть вас прямо и не волнует, каков ресурс остался после вас.
Меня, как первого владельца, по хорошему, вообще не должны волновать никакие выгоды, раз уж на то пошло, кроме езды на новом автомобиле.
Ведь я и так беру его далеко за немалую сумму с немалыми наценками.
И если я захочу продать его на вторичку дороже, то я априори должен брать тогда автомобиль с двигателем, который будет круче/надёжнее с точки зрения рынка. А если мне на рынок наплевать и наплевать, сколько авто потеряет в цене, то я просто беру то, что нравится и не парю себе мозги. Чаще всего мне проще будет потом сдать машину в трейд-ин, чем связываться с авитами.Ваша опосредованная выгода — меньше мусора и меньше нагрузка на экологию из-за того, что
Моя выгода может быть и в том, что я повыношу из машины все катализаторы и прочие егры. Что там будет делать с этим следующий владелец, грета тумберг, производители запчастей и другие косвенные представители автопроизводителей — мне абсолютно по боку. Всю остальную выгоду пусть ищет кто-нибудь другой и уже как-нибудь без меня.
Даже если пусть и 150к. Скажем, я наездил 50к, спихнул тачку по хорошей цене второму владельцу, который ещё 50к проедет и тоже скинет по хорошей цене. А если двигло на 100к, то я то проеду свои 50к, скину авто чуть дешевле первого, второй владелец проедет на ней 35к и тоже попытается выгодно избавится, чтобы не под самый конец срока.
Не смотря на то, что производители делают автомобили только для первых владельцев, а остальные его не интересуют, это заблуждение. Потому как именно бэушный мир реально влияет на авторитет марки. К примеру, тойота знаменита тем, что не ломается и она этот авторитет десятки лет зарабатывала. Китайцы у нас тоже больше 10 лет, однако, доверия такого к ним пока нет. Они до сих пор считаются одноразовыми машинами, типа перекантоваться. И их сейчас снова покупают от безысходности и что-то говорить о сегодняшних китайцах можно будет не раньше, чем через 3-5 лет. Немецкий автопром же более-менее ясный и свои 100к пройдёт. Если первый ваговод не выжимал машину, то и все 150к проедет. Корейские же на 40к частенько задираются, поэтому всякие солярисы уже как-то не в моде стали даже для первого владельца. Фольксваген специально для России даже оставил старый добрый надёжный атмосферник 1.6, чтобы спрос на их марку не снижался. Не смотря на то, что 1.4 турбо тоже надёжный и мало того, к тому же и повеселее.
Немцы на бэушный рынок смотрят точно также, как майкрософт на пиратов, позволяя таким образом делать марку крепче, учитывая настроения и тенденции местных рынков. Такой подход особенно сильно работает на длинной дистанции. Поэтому одноразовость это про моментальную выгоду здесь и сейчас, а там хоть потоп. В условиях капитализма и экономии все друг на друга смотрят, чтобы не создать слишком надёжный и слишком одноразовый автомобиль, аккуратно удешевляя производство и увеличивая прибыль так, чтобы это было заметно не слишком резко.
Впрочем, все эти истории про экономию, к сожалению, это про наш европейско-азиатский континент. В США есть альтернативы с настоящими двигателями типа хэми и пентастар, которые могут под миллион пройти. У нас из таких альтернатив остались лишь давно бэушные тойотовские движки в основном и нового многоразового уже давно ничего нету. Разве что АвтоВАЗ может предложить за счёт цены переборки и старой доброй технологии производства, но это тыщ на 300 км всё равно.Astroscope
01.10.2022 14:16Впрочем, все эти истории про экономию, к сожалению, это про наш европейско-азиатский континент. В США есть альтернативы с настоящими двигателями типа хэми и пентастар, которые могут под миллион пройти.
Но вы же (пока еще) можете привезти такой автомобиль себе? Я, живя в Европе, предпочитал американские автомобили, несмотря на некоторые (как правило и близко не соответствующие действительности) пугалки про трудности обслуживания и ремонта. Впрочем, европейские автомобили в США тоже не экзотика, но вот двигатели чаще отличаются от европейского ассортимента - я здесь не касаюсь VW, у которого американские модели иногда не имеют никакой связи с европейскими того же названия, а именно про по сути одинаковые машины.
У нас из таких альтернатив остались лишь давно бэушные тойотовские движки в основном и нового многоразового уже давно ничего нету.
Да, я знаю неединичные случаи осознанного поддержания казалось бы безнадежно устаревших автомобилей типа LC 75, потому что при должном уходе за рамой и кузовом их ожидаемый ресурс стóит того, чтобы этим заниматься - ну, как минимум для кого-то стóит. Но есть нюанс: такого плана автомобили местами (например, в Австралии) выпускались очень долго, намного дольше, чем можно предположить по рынкам Европы или США, поэтому вопрос запчастей для них в среднем намного менее остр, чем для большинства моделей сопоставимого возраста.
klounader
01.10.2022 16:47Но вы же (пока еще) можете привезти такой автомобиль себе?
Можем и привезти, а можем и тут купить, благо, спросом они пользуются у фанатов американской техники. Вопрос в цене и геморрое владения здесь, в России, а не в Европе. Потому как денег оно будет кушать много, а обслуживать такие тачки нужно не в ближайшем гараже. То бишь, чтобы владеть американцем, нужно быть подкованным в этом вопросе. А с более доступными тачками такого вопроса не стоит и проще купить задорного тигуана, нежели брутального челленджера.
Устаревшие ухоженные машинки — это да, прям топчик. Радует. Другое дело, что они уже давно не выдерживают натиска самоходных повозок, обвешанных различными системами безопасности, автоматики и кондиционерами. В городе на 75м крузаке делать особо нечего, потому как случись серьёзное дтп и труба твоей коллекционной тачке, а то и тебе лично. А за городом вне трасс вместо уазика юзать самое то, там пофиг на все системы безопасности и кондеи, главное простота, надёжность и проходимость.Astroscope
01.10.2022 22:10Потому как денег оно будет кушать много, а обслуживать такие тачки нужно не в ближайшем гараже.
Типичное заблуждение.
То бишь, чтобы владеть американцем, нужно быть подкованным в этом вопросе.
Не более, чем специализироваться по каким-то маркам для европейского рынка.
проще купить задорного тигуана, нежели брутального челленджера
Что проще - то да, в любом магазине (в смысле любом автосалоне бренда) или на вторичке не редкость. Но как-то серо и уныло получается, если уж так на чистоту.
главное простота, надёжность и проходимость
Простота и надежность не так уж и коррелируют. Простые как двери советские машины - антагонисты надежности. А по проходимости "в стоке" - ну, наверное F-150 Raptor был бы хорош. Так то лифт, усиленные мосты и всякий обвес лебедками довольно заурядные машины может превратить в монстров в хорошем смысле этого слова, но это все штучно, пусть и из серийных деталей. :) А F-150 - это пожалуйста, их разных модификаций под миллион единиц в год продают, так что под них и оригинальных запчастей, и неоригинальных, и всяческого ретрофита от лоурайдинга до офроуда не счесть.
Septerrianin
29.09.2022 19:09+1Странно, что даже вскользь не были упомянуты литий-титанатные аккумуляторы, которые по токоотдаче сравнимы с литий-железными, но выдерживают до 20.000 циклов заряда/разряда и способны работать при температурах до -30 градусов.
Их единственный минус - плотность энергии, которая на данный момент составляет 110 Вт*ч/кг.График эволюции плотностей вообще странный. Там Вт*ч/м3 по вертикальной оси. Видимо, какие-то гуманитарии его рисовали.
i_am_stas
29.09.2022 21:39на сайте virtustec.ru пока увидел такое: Таким образом, сборка из слотов по 40 а/ч чуть тяжелее, дороже, но на столько же эффективней аналогичной комбинации из элементов по 30А. Это может быть оправдано при критических мощностях нагрузки, а когда такой необходимости нет, то стоит ли переплачивать?
Топик - литий титанат 40 ah или LTO 30
Две батареи по 6 параллельно соединённых элементов литий титанат 40Ач или 30Ач дадут при напряжении 2.4 В ёмкости 240а/ч или 180а/ч соответственно. - от туда же
klounader
30.09.2022 03:39+1Железо способно работать на морозе. Его нельзя заряжать на морозе. Хотя технология заряда железа на морозе была, но её успешно профукали в нашей стране и этот секрет уехал обратно в Китай.
Их единственный минус — плотность энергии, которая на данный момент составляет 110 Вт*ч/кг.
Таки ви посмотrите, сколько они стоят! А свинец же очень дешёвый!
Если свинину замотать в рулет, то она реально сможет конкурировать с титанатом и железом.
В качестве аргумента можно взять американский аккумулятор фирмы OPTIMA.
И вот есть тому доказательства: www.youtube.com/watch?v=FT2jNw5FBpI
V1RuS
30.09.2022 18:50а по долговечности тоже сможет?
klounader
01.10.2022 04:34Ну тут наверное свинина есть свинина — под капот автомобиля пойдёт. Рулонный наверняка должен прослужить намного дольше типичных пластинчатых собратьев. В жильё и прочие датацентры лучше железо ставить из-за своей исключительной пожаробезопасности. Автомузыканты и большое электродвижимое имущество с титанатом забавляются — электробусы горят таки неплохо. Ионные технологии удобны своим применением на носимом оборудовании из-за компактности и хорошей концентрацией энергии на метр квадратный. Никто не будет ставить железо в эппол часики ради исключительной пожаробезопасности, иначе часики проживут несколько часиков, а на ионных целый день могут проработать — но могут и взорваться. Бесперебойнику же железо только в плюс — при аналогичном с пластинчатой свининой объёме, концентрация энергии у него в несколько раз выше, что позволяет практически без переделки просто заменить свинец на железо. Так что тут кому что нужнее, цена, долговечность, безопасность, ёмкость, вес и так далее. Самых крутых батареек ещё пока не придумали.
indocoder
29.09.2022 21:30+4Прорыв был, просто он был не в емкости а в стоимости аккумуляторов. Еще был мини-прорыв в безопасности и долговечности, в связи с переходом на LiFePo4, у которых полезная цикло-емкость ощутимо больше чем у литиево-ионок 10-летней давности.
Посчитайте на досуге в сколько раз увеличилось соотношение емкость/цена за последние 10 лет, перед тем как писать такие желтушные заголовки.
AllexIn
30.09.2022 08:40Так в статье упоминали A123. Жалко что они померли, я бы еще их аккумов приобрел бы. А сейчас только китайские "аналоги" есть.
Kekmefek
30.09.2022 07:49+2Не с той стороны зашли. Нужно менее потребляющее железо и качественно оптимизированное на энергосбережение ПО.
dizatorr
30.09.2022 10:19А ещё уменьшить свои претензии к функционалу.
Astroscope
01.10.2022 11:39А ещё уменьшить свои претензии к функционалу.
У меня претензии к функционалу "сбора аналитики" - и я не собираюсь уменьшать свои претензии до полного устранения этого вредного для меня функционала. Вредного как минимум неотключаемым потреблением моих ресурсов в чью-то пользу, а как максимум - вредного дырищей в информационной безопасности.
agat000
30.09.2022 10:42+1Мне вот интересно - ПО для майнинга крипты (ну и железо) - оно как в плане оптимизации? По логике там должно быть все вылизано и оптимизировано до каждого символа кода, до запятой, потому что это реальные деньги.
agat000
30.09.2022 10:39Я еще в школе изобрел гениальный суперконденсатор.
Алмазные пленки атомарной толщины чередуются с графитовыми, тоже атомарными. Четные слои графита соединяются налево, нечетные направо. В итоге получаем конденсатор с бесконечной почти площадью обкладок и околонулевым зазором диэлектрика. Емкость в несколько мегаФарад обеспечена.
Я гений, кажется. был.
AlchemistDark
01.10.2022 05:46<зануда mode> если слои алмаза не отделять от слоёв графита слоем какого-то инертного материала, то из-за диффузии такой аккумулятор довольно быстро превратится в кусок графита. Можно вместо алмаза стекло использовать или что-то ещё (в инертности стекла относительно графита я с ходу тоже не уверен).
А вообще и графит (у Вас графен), и алмаз — оба полупроводники. Причём, алмаз по некоторым свойствам (например, теплопроводность) лучше кремния. Но графен вроде как можно заставить быть проводником при определённых условиях.
amberovsky
30.09.2022 23:07Мне кажется увеличение плотности влечёт массу бытовых проблем, к которым общество пока не очень готово. Ходить с телефоном, который обладает запасённой энергией, как у гранаты?
brugger
01.10.2022 01:31-1Почему не упомянули радиоизотопные источники питания? (РИТЭГ) Они еще со времен СССР используются на Земле и в Космосе. Этот тип аккумулятора используется в весьма узкой сфере - оборонке, навигации и океанологии и Росгидромете. Было бы допущено сие в массы - те же Garmin, Apple часы работали бы 2-3 года. Но..капитализм....
agat000
01.10.2022 05:13Мощность маленькая.
А неконтролируемый оборот радиоактивных материалов - это вообще жэсть жэстокая.
Diordna
01.10.2022 21:46В 2022 году исследователи из Мичиганского университета создали литий-серный аккумулятор ёмкостью 1268 мА·ч/г и сроком службы более 3500 циклов
И при какой температуре оно работает?
vesper-bot
Пружинный предел не даст сделать аккумулятор желаемых характеристик. А от него особо и деться-то некуда, он фактически фундаментальный.
BiosUefi
И инженеру не требуется иных доказательств. Но направления определяют гуманитарии .
darthmaul
Надо ядерные технологии осваивать активнее, там до предела ещё очень далеко. Или накопители энергии на других физических принципах (в закольцованном сверхпроводнике или в виде сгустка плазмы может?).
Alex_ME
https://habr.com/ru/post/438414/
vanxant
Изомер гафния 178m2Hf. Ёмкость больше тераджоуля на кг (~250 тонн тротила). Но есть нюанс...
event1
Согласно статье на которую ссылались выше, пружинный предел составляет 30 МДж/кг, что примерно равно 8,3 КВт/ч на кг. Современные серийные батареи болтаются в районе 300 Вт/ч на кг. То есть до пружинного предела ещё есть куда расти.
BlackMokona
Даже достижения половины пружинного предела даст возможность делать дальнемагистральные самолёты на батарейках.
KbRadar
https://youtu.be/UTrOKCHyiTc
i_am_stas
10-30 МДж/кг Но! И хотя внутренние электроны атома обладают энергиями связи в сотни и тысячи электронвольт, а ядра — в миллионы и миллиарды, работать мы с этими силами лишь едва-едва начинаем.Мы-то можем (не все, конечно) манипулировать лишь тонкой внешней оболочкой атома.
Цитата из статьи.
В ней, в виде напряжённости электрического поля, и хранятся почти все энергетические запасы нашей цивилизации.
Опять цитата, но крайне неудобно это оформлять.
И спасибо за статью за пружинки.