Объединенная команда исследователей из лаборатории IBM Research Zurich и ETH Zurich (Швейцарская высшая техническая школа Цюриха) создала новый тип жидкостных аккумуляторов. По словам разработчиков, эти миниатюрные элементы могут служить одновременно источником энергии и теплоотводом для самых горячих компонентов электронных устройств. Новинка предполагает возможность плотного вертикального размещения чипов на платах для экономии места и энергии.
В такой батарее используется два электролита, которые циркулируют внутри замкнутой системы по замкнутой схеме. «Чипы эффективно охлаждаются и получают необходимую для работы энергию», — заявил Димос Поуликакос, профессор термодинамики из ETH Zurich.
Аккумулятор, созданный учеными, очень тонкий. Его толщина составляет всего 1,5 миллиметра. Его параметры позволяют в полной мере реализовать идею разработчиков, которая состоит в создании многослойного «бутерброда» из батарей и чипов. Сначала устанавливается чип, затем — батарея, затем — снова чип и так далее.
Жидкостные аккумуляторы для разного рода устройств — не новинка, они существуют. Но, в основном, их используют в качестве хранилища энергии на ветро- и электростанциях. Здесь они временно запасают энергию для того, чтобы позже отдать ее в сеть. «Мы первые, кто смог построить настолько тонкую батарею, которая при этом способна поставлять энергию плате и охлаждать ее», — говорит один из авторов проекта. Аккумулятор такого типа может как превращать энергию химических реакций в электричество, так и наоборот.
Мощность элемента довольно неплохая: 1,4 Вт на квадратный сантиметр площади. Этого должно вполне хватить для обеспечения энергией небольших мобильных устройств. Уже проведены тестовые испытания, которые доказали то, что электролитические жидкости действительно способны охлаждать чип.
По словам разработчиков, основной сложностью при создании таких батарей было сделать их пригодными для использования с современной электроникой. Еще одна сложность — снизить энергопотребление циркуляционной схемы жидкости. На движение электролитов требуется энергия, и если бы такой элемент потреблял бы слишком много энергии, то в качестве аккумуляторов он просто не годился бы.
Электрохимические реакции в батарее происходят благодаря наличию двух тонких пористых электродов, которые разделены мембраной. Для создания батарей ученые применили технологию 3D-печати. Это понадобилось для того, чтобы создать из полимера систему каналов, по которым циркулируют электролиты.
Пока что ученым удалось доказать лишь потенциальную работоспособность жидкостного аккумулятора-охладителя. Дело в том, что он оказался способным одновременно охлаждать оборудования и снабжать отдельные элементы энергией. Но для современных чипов этой энергии еще слишком мало — требуется доработка системы. Тем не менее, специалисты уверены в успехе. Кроме того, жидкостный аккумулятор сохраняет температуру всей системы на оптимальном уровне.
Технология получила название Redoxflow.
Комментарии (28)
Hellsy22
11.04.2017 02:32У жидких аккумуляторов хорошие показатели плотности мощности, но в мобильных устройствах важна плотность энергии, а ее почему-то не указали.
В оригинальной статье есть такой абзац:
Even if you subtract the power required to pump the liquid electrolytes to the battery, the resulting net power density is still 1 watt per square centimetre
tormozedison
11.04.2017 06:58Чип-батарея-чип-батарея-чип-батарея? Ещё один шаг к максимальному затруднению смены аккумуляторов. Разнимать весь этот слоёный пирог.
Akon32
11.04.2017 10:25А надо ли? В телефонах лет на 5 аккумулятора хватает, а дальше выкидываем старьё и покупаем новое. Это же не марсоход.
Silvatis
11.04.2017 10:51+1мне моего s4 (если бы тот не решил сдохнуть) на сегодняшний день хватило бы. Я конечно понимаю, что такая схема хороша для рынка, но не нравится мне она. Не растут технологии столь быстро, сколько нас заставляют менять технику.
ekerlostw
11.04.2017 22:515 лет аккум будет жить только в идеальных условиях — когда его в течение дня подзаряжают и не доводят изо дня в день до 5%, а если оставлять заряжать только на ночь и подключать только когда остаётся меньше скажем 20%, то сдохнет любой аккум.
Собственно ходил года 3 с HTC Sensation — сменил 4 батареи, при чём минимум 2 точно были оригинальными, теперь хожу с Galaxy Alpha и родной аккум сдох примерно за год — начал чуть быстрее разряжаться и рандомно вырубаться когда заряда менее трети.isden
11.04.2017 23:36> 5 лет аккум будет жить только в идеальных условиях
Ну вот, скажем, у меня еще до сих пор жив и работает родной акк в galaxy s plus (да, вторая ревизия самого первого, купил когда они только в продаже появились, 2011 или 2012). Активно пользовался аппаратом где-то года 4, сейчас уже редко.
Просто нужно не ушатывать его в ноль ежедневно (и соблюдать пару-тройку других нехитрых правил заряда-разряда), и все будет хорошо.
— UPD: да, вот вспомнил — в столе еще валяется старая нокия 5800, которая была до sgs+. Аппарат вообще не включал уже пару лет, но сейчас вот проверил — акк вроде бы норм.
Akon32
13.04.2017 13:35Особо не прилагал усилий для "идеальных" условий. Зарядка в основном ночью, за день разряд до 20-30% (вечером вебсерфинг), иногда до 60%, иногда до 5%, иногда уже в 12 утра заряжал.
На более старом телефоне (не смартфоне) аккумулятор сдох года за три, на ноуте — года за 2. "Новые" (пятилетней давности) до сих пор держатся. Немного удивлён такими данными, возможно аккумуляторы долговечнее стали (но мой единичный случай, строго говоря, не показатель).
Ещё возможно, что холод (холодные внешние карманы куртки зимой) прямо-таки убивает аккумуляторы.
Fagot63
13.04.2017 15:22Есть старая(~10лет) цифровая камера от Сони с литиевым аккумулятором. Эксплуатировалась весьма интенсивно, от полной зарядки, до состояния когда даже самотест не запускается. В -40 и +30, в высокой влажности. Акк потерял в емкости по последним замерам где то 5% от силы. Замеры делал самой камерой. Длительность работы осталась прежней. Модель если кому интересно dcr-trv19e, модель аккумулятора NP-FM30.
tormozedison
11.04.2017 07:04+1А вообще, жидкостные аккумуляторы больше века трудятся там, где их не переворачивают. В портативную технику им дорога закрыта. Интересно, как здесь это преодолеют.
Zel
11.04.2017 11:12Герметичность/герметизированность?
Но возникает вопрос рекомбинации, т.к. заливные аккумуляторы, которые «больше века трудятся там, где их не переворачивают» периодически проверяют на плотность электролита и доливают свежую воду
mironoffe
11.04.2017 10:47Аккумулятор, созданный учеными, очень тонкий. Его толщина составляет всего 1,5 миллиметра.
Мощность элемента довольно неплохая: 1,4 Вт на квадратный сантиметр площади. Этого должно вполне хватить для обеспечения энергией небольших мобильных устройств.
Емкость банок li-ion меньше 1Вт на куб. см, если эти батареи будут схожей емкости, то небольшое мобильное устройство, которому вот прямо нужны эти 1.4 Вт с кв. см будет мобильным минут 5=)
Zel
11.04.2017 11:10Думаю, что этот пост можно было бы и в блог «Энергия и элементы питания» поставить
LSDtrip
11.04.2017 11:49Теперь главное чтобы при зарядке эти аккумуляторы не раскаляли чип до критической температуры. Но тема вообще шанса на жизнь в мобилках не имеет — там даже термотрубки никто не ставит, сложно, дорого и ненужно места под батарею и так вагон благодаря дисплею, а при тех мощностях и размерах хватит алюминиевого брусочка с ребрами, прижатого через тонкий слой термопасты к чипу. Вот для каких-то сверхкомпактных устройствах слежения должно пойти, если набрать размером в 1-2 куб.см. пирог по схеме чип, батарея, батарея, ..., батарея, радиатор.
Fagot63
Может хватит уже изобретать и начать наконец внедрять!?! А то как ходили с литием десять лет назад, так и ходим.
molnij
Если одни люди прекратят изобретать, то другим будет нечего внедрять
ifvrt12
Я похожие новости ещё лет 10 назад читал. Прорывная технология, новые аккумуляторы которых хватает на несколько месяцев, новое то, новое другое.
Однако по факту, большинство таких новостей оказывалось из разряда «Учёный изнасиловал журналиста», или технология была не применима в переносной технике (где похоже как раз и ждут внедрения этих технологий).
Думаю, заряжать телефоны раз в день-два мы ещё очень долго будем.
Ugrum
Ну не настолько всё плохо. Для разнообразия посмотрел, что продавалось десять лет назад для бытового применения — Ni-Cd да Ni-Mh с диким саморазрядом.
Сейчас Ni-Cd практически ушли из бытового применения, остались только спецэлементы для аккумуляторных сборок.
Ni-Mh подешевели, появились всякие eneloop и Ready to Use с низким саморазрядом.
Вполне доступны всеразличные Li в формфакторах 26650/18650/14500/16340/10440 и дешевеют они со страшной скоростью.
sotnikdv
Экий Вы оптимист, «заряжать раз в два дня еще долго будем».
Последние смартфоны уже не всегда даже сутки не тянут при легкой нагрузке, компенсируют быстрой зарядкой.
iPhone 7 — «With lighter usage we were able to get to bedtime with around 30% still left in the tank»
Galaxy S7 — «This is still certainly a charge-every-night device»
OnePlus 3 — «I unplugged my OnePlus 3 a little before 8AM and the battery easily took me to 11PM at night with around 41% battery»
Тут и навороченное железо и кривой софт и много других причин.
arheops
Redmi 3s, redmi 4- 10 часов полной нагрузки или 4-5 дней обычной. Кому что нужно. А сколько кушал компьютер по мощности как это смартфон 10 лет назад? не 200 ватт ли?
sotnikdv
Окей, неточность с моей стороны, я имел в виду последние флагманы. Сами по себе dumbphones могут протянуть и месяц, у меня такой RugGear лежит. Чудо телефон.
arheops
Redmi 3 на уровне выше флагманов позапрошлого года. Все что надо есть. Ну может камера 15 а не 20мп. Тоесть от ваших запросов зависит.
Akon32
Не в смартфонах дело.
Аккумулятор моего старого Xperia Go 2012 года, 1300mAh (!), до сих пор держит заряд до 4-5 суток, но это если им не играться — не сидеть постоянно вконтакте, не баловаться youtube по слабому 4G, не играть в 3D игры.
При желании или при наличии установленного shitware любой аккумулятор можно разрядить за пару часов. Без таких "условий" любой современный телефон способен пролежать четверо-пятеро суток, имхо.