Перед тем как перейти к чтению, посчитайте, сколько устройств с аккумуляторами находится рядом с вами в радиусе нескольких метров. Наверняка, вы увидите смартфон, планшет, «умные» часы, фитнес-трекер, ноутбук, беспроводную мышь? Во всех этих устройствах установлены литий-ионные аккумуляторы — их изобретение можно считать одним из самых важных событий в области энергетики.
Легкие, ёмкие и компактные литий-ионные аккумуляторы способствовали буму портативной электроники, существование которой ранее было невозможным. Вот только гаджеты за последние 30 лет совершили фантастический технологический скачок, а современные литий-ионные аккумуляторы почти не отличаются от первых серийных образцов начала 1990-х годов. Кто и как изобрел литий-ионные перезаряжаемые батареи, какие составы в них используются и существует ли мировой заговор против «вечных» аккумуляторов? Рассказываем.
Легенда о первой батарейке
Между первой попыткой добыть электричество химическим способом и созданием литий-ионных аккумуляторов прошло, возможно, два тысячелетия. Существует неподтверждённая догадка, что первым рукотворным гальваническим элементом в истории человечества была «багдадская батарейка», найденная в 1936 году близ Багдада археологом Вильгельмом Кёнигом. Находка, датируемая II-IV веком до н. э., представляет собой глиняный сосуд, в котором находятся медный цилиндр и железный стержень, пространство между которыми могло заполняться «электролитом» — кислотой или щелочью. Современная реконструкция находки показала, что при заполнении сосуда лимонным соком можно добиться напряжения до 0,4 вольт.
«Багдадская батарейка» вполне похожа на портативный аккумулятор. Или чехол для папирусов? Источник: Ironie / Wikimedia
Для чего могла использоваться «багдадская батарейка», если до открытия электричества оставалась пара тысяч лет? Возможно, ее использовали для аккуратного нанесения золота на статуэтки методом гальванизации — тока и напряжения с «батарейки» для этого вполне хватает. Впрочем, это только теория, ибо никаких свидетельств об использовании электричества и этой самой «батарейки» древними народами до нас не дошло: позолоту в то время наносили методом амальгамирования, а сам необычный сосуд с тем же успехом мог быть всего лишь защищенным контейнером для свитков.
Теория небольшого взрыва
Русская поговорка «Не было бы счастья, да несчастье помогло» как нельзя лучше иллюстрирует ход работ над литий-ионными батареями. Без одного неожиданного и неприятного происшествия создание новых аккумуляторов могло бы задержаться на несколько лет.
Еще в 1970-х годах британец Стэнли Уиттингэм (Stanley Whittingham), работавший в топливно-энергетической компании Exxon, при создании перезаряжаемой литиевой батареи использовал анод из сульфида титана и литиевый катод. Первая перезаряжаемая литиевая батарея демонстрировала сносные показатели по току и напряжению, только периодически взрывалась и травила окружающих газом: дисульфид титана при контакте с воздухом выделял сероводород, дышать которым как минимум неприятно, как максимум — опасно. Помимо этого, титан во все времена был очень дорогим, а в 1970-е цена дисульфида титана составляла порядка $1000 за килограмм (эквивалент $5000 в наше время). Не говоря уже о том, что металлический литий на воздухе горит. Так что Exxon свернули проект Уиттингэма от греха подальше.
В 1978 году Коити Мидзусима (Koichi Mizushima), защитивший докторскую по физике, занимался исследовательской работой в Токийском университете, когда из Оксфорда ему пришло приглашение присоединиться к группе Джона Гуденафа (John Goodenough), занимавшейся поиском новых материалов для батарейных анодов. Это был очень многообещающий проект, так как потенциал литиевых источников питания уже был известен, но укротить капризный металл толком никак не удавалось — недавние эксперименты Уиттингэма показывали, что до начала серийного производства желанных литий-ионных батарей еще далеко.
В экспериментальных аккумуляторах использовались литиевый катод и сульфидный анод. Превосходство сульфидов над другими материалами в анодах задало Мидзусиме и его коллегам направление для поисков. Ученые заказали в свою лабораторию печь для производства сульфидов прямо на месте, чтобы быстрее экспериментировать с различными соединениями. Работа с печью закончилась не очень хорошо: в один день она взорвалась и вызвала пожар. Инцидент заставил команду исследователей пересмотреть свои планы: возможно, сульфиды, несмотря на их эффективность, были не лучшим выбором. Ученые сместили свое внимание в сторону оксидов, синтезировать которые было гораздо безопасней.
После множества тестов с различными металлами, в том числе железом и марганцем, Мидзусима обнаружил, что оксид литий-кобальта демонстрирует наилучшие результаты. Вот только использовать его надо не так, как до этого предполагала команда Гуденафа, — искать не материал, поглощающий ионы лития, а материал, который охотнее всего отдает ионы лития. Кобальт подходил лучше прочих ещё и потому, что отвечает всем требованиям по безопасности и к тому же повышает напряжение элемента до 4 вольт, то есть вдвое больше по сравнению с ранними вариантами батарей.
Применение кобальта стало важнейшим, но не последним шагом в деле создания литий-ионных аккумуляторов. Справившись с одной проблемой, ученые столкнулись с другой: плотность тока оказалась слишком мала, чтобы использование литий-ионных элементов было экономически оправданным. И команда, совершившая один прорыв, совершила и второй: при уменьшении толщины электродов до 100 микрон удалось повысить силу тока до уровня других типов аккумуляторов, при этом с удвоенным напряжением и емкостью.
Первые коммерческие шаги
На этом история изобретения литий-ионных батарей не заканчивается. Несмотря на открытие Мидзусимы, у команды Гуденафа ещё не было образца, готового к серийному производству. Из-за использования металлического лития в катоде во время заряда аккумулятора ионы лития возвращались на анод не ровным слоем, а дендритами — рельефными цепочками, которые, вырастая, вызывали короткое замыкание и фейерверк.
В 1980 году марокканский ученый Рашид Язами (Rachid Yazami) обнаружил, что графит отлично справляется с ролью катода, при этом он абсолютно пожаробезопасен. Вот только существующие в то время органические электролиты быстро разлагались при соприкосновении с графитом, поэтому Язами заменил их твердым электролитом. Графитовый катод Язами был вдохновлен открытием проводимости полимеров профессором Хидэки Сиракавой (Hideki Shirakawa), за что тот получил Нобелевскую премию по химии. А графитовый катод Язами до сих пор используется в большинстве литий-ионных аккумуляторов.
Запускаем в производство? И снова нет! Прошло еще 11 лет, исследователи повышали безопасность батарей, повышали напряжение, экспериментировали с разными материалами катода, прежде чем в продажу поступил первый литий-ионный аккумулятор.
Коммерческий образец был разработан Sony и японским химическим гигантом Asahi Kasei. Им стала батарея для пленочной любительской видеокамеры Sony CCD-TR1. Она выдерживала 1000 циклов зарядки, а остаточная емкость после такого износа была вчетверо выше, чем у никель-кадмиевого аккумулятора аналогичного типа.
Кобальтовый камень преткновения
До открытия Коити Мидзусимой литий-кобальтового оксида кобальт не был особо востребованным металлом. Его основные залежи были обнаружены на территории Африки в государстве, сейчас известном как Демократическая Республика Конго. Конго является крупнейшим поставщиком кобальта — 54% этого металла добывается здесь. Из-за политических потрясений в стране в 1970-х цена на кобальт взлетала на 2000%, но позже вернулась к прежним значениям.
Высокий спрос рождает высокие цены. Ни в 1990-х, ни в 2000-х годах кобальт не был одним из главных металлов на планете. Но что началось с популяризацией смартфонов в 2010-е! В 2000 году спрос на металл составлял примерно 2700 тонн в год. К 2010-му, когда по планете победно шагали iPhone и Android-смартфоны, спрос подскочил до 25000 тонн и продолжил расти год от года. Сейчас количество заказов превышает объем продаваемого кобальта в 5 раз. Для справки: более половины добываемого в мире кобальта идет на производство батарей.
График цен на кобальт за последние 4 года. Комментарии излишни. Источник: Elec.ru
Если в 2017 году цена за тонну кобальта составляла в среднем $24000, то с 2017 года она пошла круто вверх, в 2018 году достигнув пика на отметке $95500. Хоть в смартфонах используется всего 5-10 грамм кобальта, рост цен на металл отразился на стоимости устройств.
И это же одна из причин, почему производители электрокаров озаботились уменьшением доли кобальта в аккумуляторах автомобилей. Например, Tesla снизила массу дефицитного металла с 11 до 4,5 кг на одну машину, а в будущем планирует найти эффективные составы без кобальта вообще. Поднявшаяся аномально высоко цена на кобальт к 2019 году опустилась до значений 2015 года, но разработчики батарей активизировали работу по отказу или снижению доли кобальта.
В традиционных литий-ионных батареях кобальт составляет порядка 60% от всей массы. Используемый в автомобилях литий-никель-марганцевый состав включает от 10% до 30% кобальта в зависимости от желаемых характеристик батареи. Литий-никель-алюминиевый состав — всего 9%. Однако эти смеси не являются полноценной заменой оксиду литий-кобальта.
Проблемы Li-Ion
На сегодняшний день литий-ионные батареи различных типов — это лучшие аккумуляторы для большинства потребителей. Ёмкие, мощные, компактные и недорогие, они всё же имеют серьёзные недостатки, ограничивающие область использования.
Пожароопасность. Для нормальной работы литий-ионному аккумулятору обязательно нужен контроллер питания, предотвращающий перезаряд и перегрев. В противном случае батарея превращается в очень пожароопасную вещь, норовящую раздуться и взорваться на жаре или при заряде от некачественного адаптера. Взрывоопасность — пожалуй, главный недостаток литий-ионных аккумуляторов. Для повышения ёмкости внутри батарей уплотняется компоновка, из-за чего даже незначительное повреждение оболочки моментально приводит к пожару. Все помнят нашумевшую историю с Samsung Galaxy Note 7, в которых из-за тесноты внутри корпуса оболочка аккумулятора со временем перетиралась, внутрь проникал кислород и смартфон внезапно вспыхивал. С тех пор некоторые авиакомпании требуют перевозить литий-ионные батареи только в ручной клади, а на грузовых рейсах на упаковки с батареями лепят большую предупреждающую наклейку.
Разгерметизация — взрыв. Перезаряд — взрыв. За энергетический потенциал лития приходится платить мерами предосторожности
Старение. Литий-ионные батареи подвержены старению, даже если их не использовать. Поэтому купленный в качестве коллекционного нераспакованный смартфон 10-летней давности, например, самый первый iPhone, будет держать заряд значительно меньше из-за того самого старения батареи. Кстати, рекомендации хранить аккумуляторы заряженными до половины емкости имеют под собой основания — при полном заряде во время долгого хранения батарея гораздо быстрее теряет свою максимальную ёмкость.
Саморазряд. Накапливать в литий-ионных батареях энергию и хранить ее долгие годы — плохая идея. В принципе, все аккумуляторы теряют заряд, но литий-ионные делают этого особенно быстро. Если NiMH-ячейки теряют 0,08–0,33% за месяц, то Li-Ion-ячейки — по 2-3% в месяц. Таким образом, за год литий-ионных аккумулятор потеряет треть заряда, а через три года «сядет» до нуля. Справедливости ради скажем, что у никель-кадмиевых батарей всё ещё хуже — 10% в месяц. Но это совсем другая история.
Чувствительность к температуре. Охлаждение и перегрев сильно влияют на параметры такого аккумулятора: +20 °C градусов считаются идеальной температурой окружающей среды для литий-ионных батарей, если её уменьшить до +5 °C, то батарея отдаст устройству на 10% энергии меньше. Охлаждение ниже нуля забирает от емкости десятки процентов и к тому же влияет на здоровье аккумулятора: если пытаться его зарядить, например, от пауэр-банка — проявится «эффект памяти», а батарея безвозвратно потеряет емкость из-за образования на аноде металлического лития. При средних зимних российских температурах литий-ионная ячейка нефункциональна — оставьте телефон в январе на улице на полчаса, чтобы убедиться в этом.
Чтобы справиться с описанными проблемами, ученые экспериментируют с материалами анодов и катодов. При замене состава электродов одна большая проблема заменяется проблемами поменьше — пожаробезопасность влечет снижение жизненного цикла, а высокий ток разряда понижает удельную энергоемкость. Поэтому состав для электродов выбирается в зависимости от области применения аккумулятора.
Кто украл революцию?
Каждый год на новостных лентах появляются сообщения об очередном прорыве в деле создания чрезвычайно ёмких и выносливых аккумуляторов — вроде как, смартфоны будут работать по году без подзарядки, а заряжаться — за десять секунд. И где же та аккумуляторная революция, которую всем обещают учёные?
Часто в таких сообщениях журналисты передергивают факты, опуская какие-нибудь очень важные подробности. Например, у батареи с мгновенной зарядкой может оказаться очень низкая ёмкость, годная только для питания прикроватного будильника. Или напряжение не дотягивает и до одного вольта, хотя для смартфонов нужно 3,6 В. А ещё для получения путевки в жизнь аккумулятору нужно иметь низкую себестоимость и высокую пожаробезопасность. К сожалению, подавляющее большинство разработок уступало хотя бы по одному параметру, из-за чего «революционные» аккумуляторы так и не выходили за пределы лабораторий.
В конце 00-х Toshiba экспериментировала с перезаряжаемыми топливными ячейками на метаноле (на фото заправка батареи метанолом), но литий-ионные аккумуляторы всё равно оказались удобней. Источник: Toshiba
И, конечно, оставим в стороне теорию заговоров «производителям не выгодны бесконечные аккумуляторы». В наше время аккумуляторы в потребительских устройствах незаменяемые (вернее, поменять их можно, но сложно). 10-15 лет назад заменить испорченную батарею в мобильном телефоне было просто, но тогда источники питания и правда сильно теряли ёмкость за год-два активного использования. Современные литий-ионные аккумуляторы работают дольше, чем составляет средний жизненный цикл устройства. В смартфонах о замене батареи можно задумываться не ранее, чем через 500 циклов зарядки, когда она потеряет 10-15% емкости. И скорее сам телефон утратит актуальность, прежде чем аккумулятор окончательно выйдет из строя. То есть производители аккумуляторов зарабатывают не на замене, а на продаже батарей для новых устройств. Так что «вечная» батарейка в десятилетнем телефоне не нанесёт ущерба бизнесу.
Команда Гуденафа снова в деле
А что же стало с учеными группы Джона Гуденафа, совершившими открытие литий-кобальтового оксида и тем самым давшими жизнь эффективным литий-ионным аккумуляторам?
В 2017 году 94-летний Гуденаф заявил, что вместе с учеными Техасского университета разработал новый тип твердотельных аккумуляторов, которые могут хранить в 5-10 раз больше энергии, чем прежние литий-ионные батареи. Для этого электроды были сделаны из чистого лития и натрия. Обещана и низкая цена. Но конкретики и прогнозов о начале массового производства нет до сих пор. Учитывая долгий путь между открытием группы Гуденафа и началом серийного производства литий-ионных батарей, реальные образцы можно ждать лет через 8-10.
Коити Мидзусима продолжает исследовательскую работу в Toshiba Research Consulting Corporation. «Оглядываясь назад, я удивляюсь тому, что никто до нас не догадался использовать на аноде такой простой материал как оксид литий-кобальта. К тому моменту было испробовано множество других оксидов, поэтому, вероятно, если бы не мы, то в течение нескольких месяцев кто-нибудь другой совершил бы это открытие», — считает он.
Коити Мидзусима с наградой Королевского химического общества Великобритании, полученной за участие в создании литий-ионных аккумуляторов. Источник: Toshiba
История не терпит сослагательных наклонений, тем более что и сам господин Мидзусима признает, что прорыв в создании литий-ионных аккумуляторов был неизбежен. Но всё же интересно представить, каким был бы мир мобильной электроники без компактных и емких батарей: ноутбуки с толщиной в несколько сантиметров, огромные смартфоны, требующие зарядки два раза в день, и никаких умных часов, фитнес-браслетов, экшн-камер, квадрокоптеров и даже электромобилей. Каждый день ученые всего мира приближают новую энергетическую революцию, которая подарит нам более мощные и более компактные аккумуляторы, а вместе с ними — невероятную электронику, о которой мы пока можем только мечтать.
Комментарии (101)
Serge78rus
10.06.2019 19:41Находка, датируемая II-IV веком до н. э., представляет собой глиняный сосуд, в котором находятся медный цилиндр и железный стержень, пространство между которыми могло заполняться «электролитом» — кислотой или щелочью. Современная реконструкция находки показала, что при заполнении сосуда лимонным соком можно добиться напряжения до 4 вольт.
Каким образом гальваническая пара меди (электродный потенциал +0,34В) и железа (электродный потенциал -0,44В) может выдать напряжение 4В?
chapter_one
10.06.2019 19:57Никаким. Это информация взята из выпуска «Разрушителей легенд», а они те еще исследователи. Более того, вообще нет уверенности, что этот сосуд служил в роли источника напряжения и в нем когда-либо был электролит. Это классический «неуместный артефакт».
yulai-b
10.06.2019 20:11-1Очень интересная статья о проточных элементах тут:
shkrobius.livejournal.com/642742.html
… Сейчас в сеть добавляют ветряки, солнечные батареи и т. п., и производство энергии скачет. Потребление тоже скачет: днем нужно столько-то, ночью — столько то — и подобное на всех временных масштабах. Иногда энергии избыток, иногда временно не хватает, а новую станцию строить накладно. Или наоборот: строительство было бы рентабельно, если бы можно как-то совместить во времени и месте производство и потребление. Надо их выравнивать, и одна из идей — строить большие батареи, чтобы хранить заряд. Речь идет о таких количествах, что только один тип батарей подходит, называется RFB…
MTyrz
10.06.2019 20:25+2Не говоря уже о том, что металлический литий на воздухе горит.
Уточню.
Литий из щелочных металлов наименее активен. На воздухе он довольно быстро окисляется, но горит только если его некоторое время разжигать, ничем в этом плане принципиально не отличаясь от бумаги и прочих сухих щепочек.
Он даже, в отличие от натрия (про более тяжелые уже и говорить не приходится), не плавится при попадании в воду: реакция идет, конечно, кусочек по воде бегает, но в каплю не превращается.Polukar
11.06.2019 10:54На видео вроде не спичкой и не раскалённым прутом тыкали — вполне себе сам разжёгся.
MTyrz
11.06.2019 14:26На видео, если вы про то, которое в статье, показан литиевый аккумулятор. Тычок ножом приводит (что характерно, не с первого раза) к внутреннему замыканию, после чего начальный нагрев обеспечивается именно им. Собственно же металлического лития там скорее всего нет изначально.
Если попробовать закоротить обычный автомобильный аккумулятор (лучше не надо): он с литием даже рядом не лежал, но эффект может получиться вполне впечатляющим.
Strohmann
11.06.2019 16:03Литий в расплавленном состоянии вполне себе горит. При контакте с влагой. Капля пота, упавшая в расплав, может дать очень неприятный результат. Во всяком случае, такие истории слышал от цеховых рабочих.
MTyrz
11.06.2019 16:29Да, но температура плавления лития 180 градусов, это не совсем обычные все-таки условия. Я уточнял фразу «Не говоря уже о том, что металлический литий на воздухе горит.» Если для возгорания лития, кроме атмосферного воздуха, требуется контакт с влагой и 180+ по Цельсию, то фраза определенно нуждается в уточнении. В конце концов, добавьте еще 50 градусов, и у вас на воздухе загорится обыкновенная бумага, причем даже влаги не потребуется. Но это довольно слабое возражение против ее широкого использования.
А так-то горит, да. Довольно ярким пламенем, по центру практически чисто белым, а-ля магний, по краям с красивым малиновым отливом.
mistergrim
11.06.2019 03:32+2огромные смартфоны, требующие зарядки два раза в день
Ну примерно так оно сейчас и есть.
iproger
12.06.2019 06:46Это если беспрерывно играть или ездить 8 часов с навигатором. Как правило, именно больших смартфонов хватает на полный день.
chapai22
11.06.2019 08:56забыли добавить — почему именно SONY?
а дело в том, что она была одним из крупнейших производителей пленки для магнитофонов, а именно кассет.
Причем под последние металлические кассеты Type IV выделили огромные деньги и ресурсы, оно же планировалось для видео, у сони намечалось полно форматов камер.
А с CD и прочими цифровыми делами и миниатюрными HDD это все стало вдруг не нужным. Просто так выбрасывать оборудование не хотелось — и литиевые батарейки явили себя хорошим кандидатом.
Технология та же — пленка, на нее напыляется (разбрызгивается) электролит, и тонкий электрод потом все скручивается в цилиндрик. И цилиндрик именно потому что было то самое оборудование которое слегка видоизменили.
И для носимого оборудования такие батареи был подарок.
Группа что делала магнитофонную пленку переключилась на пленочные накопители и стала пилить вместе с IBM.
spaceoberon
11.06.2019 09:10У меня привычка сажать телефон на шнурок на ночь. Потому как днем довольно интенсивно использую в качестве навигатора, мэйлы, тесты ПО и прочее. И во время сидения у компа на работе сотовый сидит на шнурке USB. Так сколько у меня циклов тогда зарядки проходит? Сколько сейчас хватает без подзарядки, не знаю. Но с моим использованием и нового не хватало на весь день. Звонки редко, кстати. Обычно приложения работают. Модель Самсунг Гэлакси 8. Довольно продвинутая во всех отношениях. На момент покупки только вышла а рынок.
f1203
11.06.2019 09:57Большой ток заряда убивает батарею быстрее, если есть привычка заряжать смарт на ночь советую выбрать зарядку с малым током.
spaceoberon
11.06.2019 10:39Использую официальную беспроводную зарядку от Самсунга. Заметил, что скорость зарядки у нее точно такая же, как у штатного шнурка. Такой беспровод можно считать щадящей зарядкой? В обще, сотовый отключается сразу, как достигает 100%. Это батарею от лишнего износа никак не спасает?
tonad
11.06.2019 11:42Есть мнение, что зарядка батареи до 80% способствует существенному увеличению сроку службы батареи, и в то же время, частые зарядка от немного разряженного аккумулятора до 100% способствуют более высокому износу.
Посмотреть разные параметры можно приложениями, типа accubatary. Там же можно смотреть износ и историю по батареи.
Сам пробовал заряжать до 80%, но жутко неудобно, все же согласен с мнением, что батареи живут обычно дольше, чем сам смартфон.idiv
11.06.2019 20:16Это не просто мнение, а результаты тестов и опыт использования химических аккумуляторов. Но тут вопрос удобства против увеличения срока жизни, для телефонов удобство важнее.
DieSlogan
11.06.2019 11:30А как же умные режимы, когда схема телефона перестает подавать ток на зарядку и тратит исключительно на работу самого устройства, выключая батарею? Или это миф?
ZUZ
11.06.2019 11:49Не в этом дело. Понятно, что схема постепенного снижения тока под конец зарядки работает. Здесь другое: чем медленнее заряжаешь, тем на дольше хватит: попробуйте зарядить свой смарт один раз полностью от 2.5...3 амперного зарядника и один раз полностью от 1 амперного — во втором случае невооружённый глазом заметите, что телефон садится медленнее.
ofStatic
11.06.2019 16:51Это всё антинаучные байки. Попробуйте зарядить аккумулятор 1 и 3-амперными зарядниками, а потом измерьте отданную им ёмкость приборами, а не на глаз. Разницы не увидите. Заряд любым током заканчивается фазой постоянного напряжения с падением тока в конце почти до нуля и достижением в итоге уровня заряда 100%.
Другое дело, если не доводить заряд до конца, а отключать на 80-90%. Там подобный эффект может проявиться, но связан он не с тем, что аккумулятор хуже заряжается большими токами, а с тем, что телефон не совсем корректно считает проценты на показометре при разных токах. Либо вообще показывает 100%, когда фаза CV ещё не завершена и реально на химии 90-95% (точная цифра опять же зависит от тока). Но это уже вопросы к софту и программистам, решившим «ускорить зарядку» таким читами, а не к аккумуляторам.
graaf
11.06.2019 10:46Если NiMH-ячейки теряют 0,08–0,33% за месяц, то Li-Ion-ячейки — по 2-3% в месяц.
Из опыта — NiMH-ячейки всё-таки имеют куда больший саморазряд. Может какие-то LSD аккумуляторы и имеют низкий саморазряд, сравнимый с литиевыми, но явно не все NiMH
Nick0las
11.06.2019 13:31Малым саморазрядом обладают некоторые модели: например Panasonic (в прошлом Sanyo) Eneloop и GP Recyko. В них специальный сепаратор используется и емкость чуть меньше быстроразрядных аналогов. «Самые емкие» Ni-MH как раз отличались диким саморазрядом.
DenisBelovEd
11.06.2019 10:54Человечеству нужны принципиально новые источники энергии. Химические способы получения энергии и аккумуляторы нас не спасут, да и экология на земле уже «храмает».
DieSlogan
11.06.2019 11:35Yummy, атомные батарейки
Заголовок спойлера
batman12345
11.06.2019 11:06Вот вроде всё верно в статье описано, но…
Идеальная на данный момент аккумуляторная батарея — это, очевидно, LiFePO4. Низкий саморазряд, не боится морозов (-30), способность отдавать высокий ток, число циклов перезарядки до 7000…
Далее. Очевидно, что использование химических аккумуляторов — это тупик. Нужно искать заговор в другой плоскости, а именно, замалчивание эфира.tonad
11.06.2019 11:43Да кто же его замалчивает ) Все знают о этой теории. Думаю, кто-то типа Маска давно использовал бы… если бы мог )
batman12345
11.06.2019 13:11Капитализму нужны непрерывные продажи. И потому капиталист НИКОГДА не использует дармовую энергию, а напротив спрячет как можно дальше.
А то, что истощаются природные ресурсы, рвутся жилы матушки-Земли, так на это наплевать — один раз ведь живём, да?tonad
11.06.2019 13:23У нас есть и коммунистические режимы и диктатуры и олигархократии… И все. ВСЕ!!! прячут сокровенные знания от простых людей.
*ушел наматывать еще один слой фольги на шапочку
Wolframium13
11.06.2019 14:19Сейчас бы капиталист откажется от дармовой энергии, не будет первооткрывателем и первоснимателем сливок с производства бестопливных движков, что бы другие капиталисты могли на нефти зарабатывать, какая трогательная забота. Я уж не говорю, что все производители хоть чего-нибудь, от спичек, до айфонов, такого капиталиста на руках бы носили.
maxshopen
11.06.2019 18:09И потому капиталист НИКОГДА не использует дармовую энергию
Что? Вы хотите сказать, что если у рядового капиталиста появится способ обнулить энергетические издержки и тем самым повысить себе прибыль в карман — он от этого откажется? Вы это серьезно так считаете?
saboteur_kiev
11.06.2019 19:31Капитализму нужны непрерывные продажи.
Это не так работает. В мире капитализма нет одного капиталиста. Их много.
Монополия обычно та область, в которой очень давно не появлялось новых игроков (по разным причинам, основная из которых — высокий порог входа и максимальная оптимизация процессов).
Но если один капиталист найдет способ заработать на более дешевой энергии и на более качественном продукте, он очень быстро создаст новый рынок, где он будет лидером.
Поэтому если есть новая технология, которая лучше, чем существующие — то они наоборот будут активно продвигаться и распространяться, и подхватываться всеми, кто постарается попасть в струю.batman12345
11.06.2019 19:47Ключевой момент — если он найдёт способ заработать. Очевидно же, что капиталисту выгоднее продать 10 дешёвых, пусть даже и некачественных, вещей, нежели 1 качественную и дорогую. А если к тому же дешёвая вещь окажется качественной, то это вообще катастрофа.
Хрестоматийный пример — лампочки.
И да, здесь почему-то принято слепо верить в некую невидимую руку рынка, предполагая по умолчанию, что рука сработает на благо потребителя. Это так не работает.maxshopen
11.06.2019 20:21Это вообще не очевидно. С чего вы это взяли то хоть?
Вы пишете про выгоду, но при этом оперируете понятиями оборота, из которых выгода вообще никак не определяется. Так же как не видно определения и критериев что такое «качественная/некачественная» вещь. Ну и уж конечно каждому разумному капиталисту абсолютно пофиг на издержки связанные с репутационными рисками (и как следствие будущими прибылями), да?
Я весь этот бред помню из споров с защитниками советской продукции, якобы в СССР всё делалось качественно и навека, ведь там не было капитализма. Вот только вся эта продукция была редкостным, простите, говном с точки зрения дизайна, вторичной функциональности, UI и прочее — и всю ее мгновенно смысло в небытиё, несмотря на то, что она могла бы работать до сих пор, у меня на даче холодильник ЗИЛ стоит еще 60-х годов и пашет, не меняю чисто из раритетных соображений (и с этой точки зрения советский дизайн представляет интерес конечно).
Кстати где это ЗДЕСЬ принято слепо верить в невидимую руку рынка во благо потребителя? У невидимой руки рынка есть масса ограничений и недостатков, они хорошо описаны во всяких книжках по экономике. По сути никакой руки в глобальном смысле не существует, т.к. есть пошлины, налоги, санкции, субсидии и прочие разнообразные элементы регуляции
saboteur_kiev
12.06.2019 12:55Очевидно же, что капиталисту выгоднее продать 10 дешёвых, пусть даже и некачественных, вещей, нежели 1 качественную и дорогую.
Apple, Tesla и другие с вами не согласятся.
Кроме того, нужно понимать, что чем дешевле и некачественнее вещь — тем ее проще сделать. А значит конкурентов, которые будут выпускать подобную продукцию будет гораздо больше. И все будут драться за копейки.
Гораздо выгоднее получить техническое превосходство. Либо собственными R&D и патентами, либо сложностью производства и последующей активной рекламой, чтобы пользователь согласился переплатить.
Другой вопрос, что в некоторых странах, как только твой бизнес начинает приносить более-менее адекватные деньги, к тебе приходят за мздой. А если бизнес начинает приносить хорошие деньги, то приходят уже за бизнесом. Поэтому конкуренция в данном случае работает иначе — у кого связей больше, тот и победит.striver
12.06.2019 13:16Есть многоразовые и одноразовые изделия. Есть спрос. Дорогое != качественное. Качество — очень абстрактное понятие.
Areso
11.06.2019 18:20И удельная емкость в пару-тройку раз ниже классических липолек.
Элементы 18650 имеют 2700 mAh (в среднем, можно и больше найти), а самые популярные A123 LiFePO4 в том же форм-факторе идут 1000mAh.
TheShock
11.06.2019 18:23Идеальная на данный момент аккумуляторная батарея — это, очевидно, LiFePO4
Вроде как в 4 раза тяжелее на ту же емкость. Как результат — АйФон оттягивает карман, а Тесла весит значительно больше и, значит, едет значительно меньше на том же заряде.khim
11.06.2019 18:25Если она и через два года останется с той же ёмкостью — то я бы предпочёл этот вариант: современные телефона не настолько тяжелы, чтобы утяжеление батарейки в 4 раза оторвало мне карман, но зато телефоном можно было бы пользоваться до морального устаревания (5-7) лет, а не «пока батарейка сдохнет»…
arheops
12.06.2019 02:44Ну смотрите. Вам можно поставить в 4 раза больше батарею, забить на то, что через 3 года у нее будет 50% заряда(все еще в 2 раза больше)
А можно на тот же вес «вечную», она со старта будет хуже лития «убитого».khim
12.06.2019 02:54А можно на тот же вес «вечную», она со старта будет хуже лития «убитого».
Пофиг. Если она не будет вздуваться — то через 3-4 года она всё равно будет лучше литиевой.
У меня телефон не так часто лежит не на зарядке, чтобы проблема падения ёмкости меня как-то сильно волновала. А вот то, что старая батарея, если её вовремя не сменить, «пухнет» и убивает телефон — это проблема. Причём это ещё и заметить вовремя нужно.arheops
12.06.2019 02:56Из всей кучи техники у меня дома вздулся за 10 лет ОДИН аккумулятор у жены.
В телефоне, лежащем в тумбочке. Сам телефон не поврежден.khim
12.06.2019 04:48Ну вам повезло, что ещё могу сказать. А может вы мастер определять когда им уже «пора». У меня вздулись два у Galaxy Nexus (но у него эта батарея сьёмная, не страшно) и один в Nexus 5X (который, в общем товарный вид таки потерял, хотя пожара не было).
И современная тенденция, когда телефон — имеет весьма и весьма ограниченное время жизни меня, мягко скажем, не радует…
ofStatic
13.06.2019 22:12Дуется чаще от хранения в разряженном состоянии. Обычно это свойственно аккумуляторам в аппаратах, заброшенных на полку на несколько месяцев. Но возможны варианты.
Литий-железофосфатный аккумулятор не может быть лучше литиевого, потому что он и есть литиевый. И, кстати, если он в формате пакета, то с таким же успехом может распухнуть. Так что не панацея ни разу.
DieSlogan
11.06.2019 11:37Охлаждение ниже нуля забирает от емкости десятки процентов и к тому же влияет на здоровье аккумулятора: если пытаться его зарядить, например, от пауэр-банка — проявится «эффект памяти», а батарея безвозвратно потеряет емкость из-за образования на аноде металлического лития
На самом деле, довольно ценная информация: не заряжать вне комнатных температур.
Обычно во всех советах по долговременному использованию батарей об этом умалчивают
olekl
11.06.2019 12:50«И, конечно, оставим в стороне теорию заговоров «производителям не выгодны бесконечные аккумуляторы».» — ну да, конечно. Я сменил свой ЛГ Г2 исключительно из-за того, что родная батарея потеряла половину емкости, а найти новую оригинальную — невозможно. А кетайские подделки дохнут через пару месяцев работы. В остальном телефон меня устраивал во всем… И в новых моделях не появилось ничего особо революционного с тех пор. Так что со стороны производителя не продавать батареи — идеальное заложенное устаревание, кто бы что ни говорил…
tonad
11.06.2019 13:19Вы проецируете свой опыт на всех. В моем частном случаи sony z3 И sony z5 стеклянная задняя крышка билась раньше, чем батарея успевала деградировать даже на 10% (если верить программам).
Так же почти все знакомые меняют телефон не реже раза в пару лет… И знаю немало меняющих при выходе новой версии(на новую, или на -1 от последней), что в некоторой степени даже бывает экономически целесообразно.olekl
11.06.2019 13:41+1Не, я ж не отрицаю, что многие меняют телефон просто так (А вот вопрос — куда они девают двухлетние старые? Неужели в утилизацию?). Ну и да, стеклянная крышка, или выпуклое стекло экрана, заползающее на боковые грани — это еще круче с позиции заложенного устаревания, согласен :)
tonad
11.06.2019 17:03Старые продают. Или отдают по наследству, жене/мужу, детям, родителям, родственникам и друзьям, которые не могут себе позволить.
Некоторые знакомые делают круговорот айфонов. Как только выходит новая модель, покупают, продают старый, обычно идет обмен старого на новый +доплата у постоянного продавца. У них всегда новый телефон, всегда последняя модель. И стоимость владения получается относительно небольшой, говорили, порядка 200$ в год…alsii
12.06.2019 18:40Кое-где можно просто купить айфон с контрактом на два года. Через год предлагают продлить контракт и если соглашаешься, сдаешь старый айфон и получаешь свежевыпущенный. Стоит это удовольствие около 50€ в месяц, с безлимитными звонками/СМС и 10GB трафика. Т.е. €600 в год на "вечно молодой" мобильник (и забудьте про потерявшие емкость батарейки) + услуги связи.
Вот правда если его разбить… делай что хочешь, но контракт на 2 года :(
worlock
11.06.2019 14:45+1Полностью согласен. Занимаюсь ремонтом электроники. Постоянно несут аппараты с полудохлыми аккумами, которые «заряжаются» за пару минут, соответственно и разряжаются так же. Последние несколько лет наметилась следующая тенденция: люди держат одну модель гаджета как можно дольше. Ремонтируют практически в любом случае, раньше просто меняли, кризис внёс свои коррективы. А вот аккумулятор новый, читай оригинальный, для такого аппарата взять уже негде. Китайские поделия не выдерживают критики. Из своей практики сделал вывод о том, что единственный качественный аккумулятор идёт с устройством из коробки. Дальше либо лотерея с китайщиной, либо гаджет на покой. Сам использую вот уже 3 года Xiomi Mi5.В прошлом году заменил аккум на более-менее надежный Nohon, от заявленной ёмкости там лишь две трети. Аппарат на данный момент нереально бодрый, ни о какой замене в ближайшие года 3 не думаю, а вот в связи с аккумуляторным дефицитом приходится задумываться. Учитывая потенциал современных смартфонов со всякими Snapdragon 8xx и иже с ними картина становится в разы печальнее. Их мощности хватит на как минимум лет 5-7.
Areso
11.06.2019 18:22я бы подумал об открытии бизнеса, где под разные модели создаются нашлепки (как у Lenovo Yoga) с 18650 элементами и цепляются под крышку к контактам.
sumanai
11.06.2019 21:04А кетайские подделки дохнут через пару месяцев работы.
Моя китайская для SGS2 (на 2 года старше вашего) до сих пор, спустя три года, неплохо держит. Конечно, не на нарисованные 5000 мАч, но близко к родным 1400 с копейками.
SergeyMax
11.06.2019 16:33Используемый в автомобилях литий-никель-марганцевый состав включает от 10% до 30% кобальта
Tesla снизила массу дефицитного металла с 11 до 4,5 кг на одну машину
Батарейка в Тесле весит порядка 500 кг, я же не ошибся? Что-то не получается у меня 10%. Хотя конечно ещё корпус сколько-то весит, и обвязка…ofStatic
11.06.2019 17:10Существенную массу ячейки составляет корпус и токосъёмные части электродов — медные и алюминиевые пластины. На одной из которых графитовая намазка. И только на второй намазка из того самого литий-никель-кобальтового или ещё какого-то там состава, которая составляет едва-ли четверть от общей массы ячейки.
User2Qwer
13.06.2019 22:30Все помнят нашумевшую историю с Samsung Galaxy Note 7, в которых из-за тесноты внутри корпуса оболочка аккумулятора со временем перетиралась, внутрь проникал кислород и смартфон внезапно вспыхивал.
Вот вам ещё одна теория заговора=))
Возможно ли как то спровацировать взрыв этих АКБ? Создать технически-программные условия и потом их откатывать на примере «случайных» взрывов samsung. Дальше наверное АНБ не договорилось о дальнейших опытах на мышах с их руководством и тут же повсплывал компромат на всех вплоть до президента. А ведь так удобно было бы, нажал кнопочку, и у кого на планете смартфон под ухом ёбнул, или дом вместе с хозяйном сгорел, пока тот спит. Можно ещё с выделяемыми ядовитыми газами поэкспериментировать.В идеале как то так
Crazyvlad
"через 500 циклов зарядки, когда она потеряет 10-15% емкости."
Может так и есть, но богатый опыт говорит, что через 300-400 циклов телефон сажается за пару часов и приходиться "жить у розетки". Лечиться заменой акб…
chapter_one
Моему основному кнопочному мобильнику с Li-Ion уже почти 6 лет. Новый заряжался раз в неделю, последние пару лет где-то раз в 5 дней, последнее время раз в четыре дня. Это примерно 400 циклов за всю его жизнь. Получается, в нем сейчас примерно 70 процентов первоначальной емкости. Возможно, современные батареи могут выдать и до 85 процентов емкости после 400 циклов, не в курсе. И подозреваю, что эта цифра сильно зависит от выдаваемого тока. Мой кнопочник почти ничего не кушает. Современный смарт разряжается и заряжается токами побольше.
Другой пример: шуруповерты. У меня несколько штук используются по 7-8 часов в день каждый день. Работа не тяжелая, потому шурики легкие — сверление и заворачивание в дерево, ДСП и фанеру. Для них это нормальная нагрузка. Новые аккумы высаживались за два дня. К концу второго года стали высаживаться за день. К середине третьего года стали держать максимум часа 4 работы, тут-то я их и поменял на новые. Получается, за первые два года работы они прошли порядка 500-550 циклов и потеряли примерно 40 процентов емкости.
Crazyvlad
Поделитесь моделью Шурика, что работает 7 часов. На производстве максимум 3-4 часа. Потом идёт запасной комплект аккумулятора.
Sergey_Cheban
Возможно, там используется два шурика на одного работника: один для сверления, другой для заворачивания. Тогда всё сходится.
chapter_one
Иногда по три. Один под евровинт 5 мм, второй на конфирматное сверло (он помощнее), и один для заворачивания. Но обычно два. Впрочем, это на сложном монтаже. На производстве инструмент больше проводной или пневматический.
plm
Kress, например. Сейчас таких уже не делают :(
chapter_one
Делают. Макиты мелкие ходят нормально. Но я предпочитаю Milwaukee или Hilti. В тяжелой категории люди очень хвалят DeWalt, но мне такие просто не нужны.
chapter_one
Простите, я не точно выразился, чем ввел в заблуждение. На производстве шурик — инструмент вспомогательный. На монтажах используем только шурики, и на сложном монтаже новые аккумы выхаживают две смены. Шуриков два на монтажника: один на сверло, второй на кручение. Естественно, они не пашут по 7 часов непрерывно. Это смена монтажника столько длится.
ofStatic
Из личного опыта:
Смартфону семь лет (Lumia 820). Эксплуатировался ежедневно, прошёл циклов 1500, не меньше. Остаточная ёмкость ~85%, измерена приборами, а не «по ощущениям держит меньше».
Лисапед на батарейках. Эксплуатируется регулярно три года, батарейка прошла ~400-500 циклов, потеря ёмкости 7%. Ещё на столько же хватит.
В то же время в ноутбуке, батарейка стабильно дохла за полтора два года до ~50% остатка, при этом пройдя едва ли сотню циклов. За шесть лет заменено уже три штуки.
Причина, как мне видится, весьма тривиальна: напряжение заряда и продолжительность хранения на полном заряде, соответственно.
В первом случае смарт, хоть и заряжается довольно часто (и то не всегда) до 100%, но находится в этом состоянии недолго. Во втором случае батарейки вообще крайне редко видели напряжение выше 4В, а вот ноут из третьего пункта подавляющее время включен в розетку и батарейки всё время под напряжением 4.35В с температурой 35-40 градусов.
dimka11
Ещё зависит от нагрузки, в режиме ожидания устройство работает нормально, а если что-то делать то разряжается за несколько минут.
nochkin
Многие типы элементов отдают разную ёмкость в зависимости от тока разряда. Обычно это в паспорте/документации прописано.
ofStatic
Ключевое слово — сопротивление. Внутреннее, которое.
nochkin
В ноутах часто контроллер сам решает сколько заряда осталось, а не сами элементы. Поэтому он может занижать эти значения.
Обычно это делается для повышения безопасности (слишком много элементов в одном корпусе).
ofStatic
Контроллер там не при делах, у элементов реально упала ёмкость почти в два раза и раза в три выросло внутреннее. Замерено руками без всяких контроллеров. Всё это следствие именно того, о чём я сказал — хранение при полном уровне заряда при повышенной температуре.
quqdron
По поводу актуальности:
Сейчас разбираюсь с телефоном одинокого 85 летнего человека, протестировал 5 летнюю батарею = 30%, ищу аналоги т.к. обучить старого человека новому бабушкафону БОЛЬшая проблема.
Bedal
проходил. Попробуйте всё-таки подыскать правильный бабушкофон. Они есть. Обычно, правда, на него повешены дурацкие избыточные функции вроде фонарика или «лупы», которыми пожилой человек (для меня это понятие ближе к 80, самому за 60) пользоваться точно не будет. И лишние кнопки — тоже зло. Но… вот сейчас попробую вспомнить, какой именно брал тестю (после его смерти передали другому старику, так что не под рукой) — он подходил нормально.
chaffinch
Самсунг ноут новый держал дня 2,5. Спустя 5 лет держит день, чуть меньше, но без подзарядки хватает
Crazyvlad
Был такой. Использовал 1,5 года — стал работать всего полдня. После замены батарейки: 2-3 дня в рабочем режиме.
У всех разные сценарии использования.
kasyachitche
У меня за три года частота зарядки телефона упала с раза в 2-3 дня до раза в 1-2. 2 дня держит спокойно, но ходить с полуразряженной батареей неспокойно)) Meizu M3s.
arthi7471
У меня мейзу м3 после года юзанья в один не прекрвсный день вспух. Зарядка родная. Хорошо хоть не бахнул.
kuza2000
У полудохлых аккумуляторов уже сил нет бахнуть. Похоже, в них банально нет энергии для этого. У меня стал умирать аккумулятор в телефоне, уже совсем перестал держать, процентов 20 осталось от емкости, а может, и меньше. Зарядил на полную, вытащил аккум, вынес на улицу, проткнул ножом. Пошел слабый дымок несколько секунд — и все.
boingo-00
Подтверждаю, тоже мейзу м3, через полтора года вздулся аккум, поставил от м3с
Правда я его несколько месяцев заряжал под подушкой и первый год активно использовал, из-за чего он сильно грелся
truebest
Что я лично заметил: Macbook pro 15 года, +-100 циклов. В 17 году предупреждение загорелось, стала слабее держать и греться, в сервисе сказали вздулась. Это не является гарантийным случаем ((.
Iphone 6 раз в год меняю аккумуляторы, иногда попадаются качественные, иногда нет. Если не качественный, то телефон начинает жутко греться. Быстро садится. Хотя все показатели по измерению потребленного заряда вполне в норме. Когда новый был, ситуация такая-же, сначала работал отлично, потом стал греться и в итоге замена АКБ.
Общем к чему все я это. Нагрев и большой ток, плохо сказываются на АКБ. Со временем АКБ начинают сильнее греться, что еще больше ухудшает ситуацию. Формально он емкость не теряет через 300-400 при низкой нагрузке. Но работа в некомфортных условиях судя по всему ему вредит и приводит к более быстрому разряду. Все это похоже на крутое пике!
RaymanOne
У маков батарейка используется даже при питании от сети, я так понял блока питания не хватает под нагрузкой. У меня тоже было очень мало циклов и батарейка вздулась просто так безо всяких предупреждений года через 2.
ofStatic
Вся проблема в постоянном хранении при 100% уровне заряда с повышенной температурой во время настольной работы от сети. Это самый плохой вариант для литиевых батарей. Увы.
В некоторых ноутбуках (леново, самсунг — точно знаю) есть функционал ограничения уровня заряда до 80% или настраиваемый. Помогает. Сильно.
pash7ka
В асусах — до 60%.
arheops
Ну у меня леново. В одном я поставил 80, в другом не ставил.
В результате работают от батарей черз ДВА года — одинаково. Ибо у первого просто меньше доступной батареи.
Ну и смысл? Убрал, просто покупаю раз в год батарею и не парюсь.
khim
arheops
На ebay.
Не знаю, мне ок приходят. Правда беру с отзывами и так где написано «original»
x220 у меня, 2 штуки + x230.
khim
Там написано может быть что угодно — но похоже, что они действительно «orginal». В смысле — самые что ни на есть «родные»… были выпущены лет пять назад и лежали где-то на складе.
Время работы от батарей — раза в два ниже той, что была у того же ноута при покупке.
arheops
На них год выпуска прям на фото.
Уточняете. Приходит не тот год — открываете кейс в пейпел и возвращаете деньги. У x230 еще и чип в батарее, в котором инфа про батарею зашита.
Но мне все приходили именно те, что сфотканы.
Просто не покупайте у тех, где отзывов меньше пары тысяч.
ruYeti
Секрет долговечности литиевых аккумуляторов прост:
Tangeman
Если бы ещё устройства сами могли останавливать заряд при достижении 80%… следить за зарядкой как-то не особо приятно, особенно если телефон ставится на зарядку прямо перед сном (потому что в остальное время он нужен).
quwy
… когда лживые маркетоиды делают индикатор заряда крайне нелинейным. На очень многих устройствах, даже брендовых, исчезновение первого «кубика» из пяти обозначает что батарея разрядилась не на 20%, как подсказывает логика, а наполовину или даже на 75%.