Литий должен уйти

Источник материала:

Литий должен уйти

Рынок аккумуляторов ждет обновления
В настоящее время в производстве портативных устройств сложилась парадоксальная ситуация: все попытки дальнейшей их миниатюризации и увеличения времени автономной работы разбиваются о невозможность снабдить систему “долгоиграющими” батареями.
Владимир БАРАНИЧ
В сущности, технологии производства аккумуляторов так и остались на уровне столетней давности. Это можно сравнить с привычными лампами накаливания, которые со времен Эдисона хоть и претерпели некоторые улучшения, продолжают бесполезно греть атмосферу. Как известно, лишь 5-10% потребляемой ими электроэнергии преобразуется в видимый свет, а основная ее часть превращается в тепло.

Точно так же и аккумуляторы, претерпев многочисленные улучшения, по-прежнему нуждаются в постоянной зарядке через короткие промежутки времени. Частично ситуация улучшается за счет уменьшения энергопотребления портативных устройств, но последние постоянно прибавляют в мощности и количестве функций (таких, как фотокамера в сотовом телефоне), что требует новой энергии.

Бомба в кармане

Сегодня основными источниками энергии для ноутбуков и мобильных телефонов служат литий-ионные аккумуляторы. Литий-полимерные батареи пока не так популярны из-за значительно большей цены и меньшей долговечности.

Литий-ионные аккумуляторы получили массовое распространение в 1990 г. как основной источник энергии портативной электроники. Эти батареи хранят гораздо больше энергии, чем аккумуляторы иных распространенных ныне типов, и, как правило, меньше весят. А главное, они не имеют присущего использовавшимся до них аналогам на основе никеля эффекта памяти, когда при зарядке неразряженной батареи происходит резкое уменьшение ее емкости.

Литий-ионные аккумуляторы можно заряжать в любое время, и срок их эксплуатации относительно велик. Этими свойствами воспользовались производители ноутбуков и мобильных телефонов для создания достаточно легких устройств, способных по нескольку часов работать без подзарядки.

К сожалению, литий-ионные аккумуляторы содержат крайне огнеопасную жидкость, заключенную в сосуде под давлением. Кроме того, в них имеется достаточно сильный окислитель. Поэтому при производстве таких батарей необходимо строго контролировать их качество. Известно немало случаев, когда ведущим производителям ноутбуков и мобильных телефонов приходилось производить массовый отзыв своей продукции именно из-за дефектов аккумуляторов.

Короткое замыкание внутри литий-ионных аккумуляторов приводит к так называемой “неуправляемой тепловой реакции”. В результате корпус аккумулятора может взорваться от давления и высокой температуры либо расплавиться, что также сопровождается выбросом горячих жидкостей. По всему миру известны случаи, когда это приводило к травмированию людей.

Еще хуже то, что производители постоянно стремятся повысить количество энергии, хранимой батареей, путем утончения перегородок, разделяющих электроды, и заменяя другие компоненты. Эти изменения позволяют продлить срок работы без подзарядки (что очень привлекательно для потребителей), однако повышают опасность взрыва.

Наконец, производителям литий-ионных батарей известно, что потенциал увеличения характеристик их продукции ограничен. “Теоретический максимум для литий-ионной технологии будет достигнут в ближайшие годы”, — считает Хаммед Кэдбери, менеджер по маркетингу продукции группы источников энергии Sony.

Бензобак для “мобилы”

В течение последних лет венчурные фирмы вкладывают деньги в молодые компании, разрабатывающие технологии, способные заменить или дополнить литий-ионные батареи. До сих пор основным мотивом для этого был поиск способов повышения работоспособности батарей в портативных электронных устройствах путем уменьшения энергопотребления. Однако сейчас основное значение для производителей аппаратуры приобретает безопасность.

Известна масса случаев, когда многие перспективные разработки новых видов аккумуляторов задерживались или не попадали на рынок именно по причине их непредсказуемого поведения. А зачастую это было связано с тем, что ранние версии альтернативных батарей имели худшие характеристики по сравнению с литий-ионными.

До недавнего времени самыми перспективными альтернативами считались топливные элементы питания на основе метанола. Да, метиловый спирт в чистом виде огнеопасен, однако метанольные топливные элементы на его основе невзрывоопасны. В них метанол находится в контейнере не под давлением и отдельно от нагретых компонентов компьютера. “Топливные элементы должны дополнить, а не заменить литий-ионные батареи”, — говорит Рик Купер, вице-президент по развитию бизнеса компании PolyFuel, производящей мембраны для метанольных топливных элементов.

По мнению специалистов PolyFuel, в ноутбуках должны устанавливаться батареи обоих типов. Литий-ионная будет включаться при выполнении задач, требующих большого количества энергии, например, в играх с интенсивным использованием графики. А при выполнении задач с низким энергопотреблением, например, при работе в текстовом редакторе, источником энергии будет топливный элемент. При этом в ноутбуке с установленным топливным элементом может использоваться литий-ионная батарея гораздо меньшего размера и емкости.

Однако в свете последних событий, связных с террористическими актами на авиалиниях и принимаемыми мерами безопасности, шансы на массовое распространение топливных батарей значительно снижаются. Ведь если пронос на борт самолета обычной газовой зажигалки уже считается чуть ли не террористической угрозой, что тогда говорить о намного более массивных батареях, содержащих стакан метилового спирта!

Хорошо забытое старое

Поскольку ничего радикально нового в области портативного накопления энергии так и не придумали, остаются лишь альтернативы в виде источников питания из числа модифицированных перезаряжающихся элементов прошлых лет. Так, неожиданным образом из технологического забвения вышли цинковые системы. Молодая американская фирма Zinc Matrix Power создала аккумуляторы на основе цинка и серебра, которые, по утверждению разработчиков, вообще не могут взорваться.

Их батарея содержит негорючие материалы — это в основном цинк, оксид цинка, соли серебра и вода. Ожидается, что ноутбуки, работающие на таких батареях, поступят в производство в начале 2007 г. По словам производителя, от этих батарей ноутбук сможет проработать 8-10 часов — это дольше, чем от литий-ионных. Жизнеспособность такого рода разработок покажет время. А пока эта технологическая ниша остается вакантной.

Изобретение по-настоящему емкого автономного источника питания способно произвести революцию не только в производстве портативных устройств вроде ноутбуков, где одним из самых дорогих компонентов является именно батарея. Как признался автору этих строк босс одного из мировых производителей мобильников, он вложил бы все свои деньги в фирму, которая сумела бы наладить производство батарей нового поколения.