СЕРВИСЫ
Каталог IT 
Разработка сайтов
Интернет-провайдеры

Отправить новость

Сообщите новость, интересную читателям 42.TUT.BY


реклама

Мнение. "Эта музыка будет вечной": ждет ли нас аккумуляторная революция?


За последние несколько лет мы увидели революционные изменения в производительности мобильных устройств, а также в качестве экранов и других ключевых областях того, что принято называть красивым словом "юзабилити". Увы, этот прогресс практически не коснулся одного из ключевых компонентов любого гаджета - аккумулятора.

Изображение: www.techmagnifier.com
Изображение: www.techmagnifier.com

Типичный современный смартфон в лучшем случае работает от аккумулятора около суток, в худшем - не дотягивает и до конца рабочего дня.
 
Разумеется, аккумуляторы тоже совершенствуются, хоть и медленно. За счет этих усовершенствований (в первую очередь - более плотной упаковки элементов) производителям удалось повысить энергетическую плотность аккумуляторов, так что современная батарея емкостью 5 Вт-ч имеет практически такие же габариты, как аккумулятор емкостью 2.5 Вт-ч десять лет назад.

Если в начале 2000-х типичная емкость аккумулятора в мобильном телефоне составляла менее 3 Вт-ч, то сегодня емкость аккумулятора типичного смартфона составляет порядка 6 Вт-ч, в отдельных случаях - 10-12 Вт-ч.

Однако среднее время автономной работы телефона при этом сократилось с 4-7 до 1-2 дней. Это связано с тем, что средняя емкость аккумулятора выросла в разы, а энергопотребление - в десятки раз.
 
Аккумулятор Samsung Galaxy S4 имеет емкость 9.88 Вт-ч
 
Отсутствие новых технологий производства аккумуляторов связано сразу с несколькими факторами.
 
Во-первых, очень сложно создать аккумулятор, который имел бы высокую энергетическую плотность, длительный срок службы и при этом был бы безопасным. Даже широко распространенные сегодня литиево-ионные батареи являются своего рода "пороховой бочкой".

Усилия производителей по повышению энергетической плотности аккумуляторов приводят к тому, что они становятся по-настоящему опасными. Например, отказ от жесткой оболочки отдельных ячеек позволил повысить емкость аккумуляторов, но сделал их более "взрывоопасными" и уязвимыми к механическим воздействиям.
 
Во-вторых, даже если новая технология будет создана, ее коммерциализация может растянуться на несколько лет. К тому же возникает своего рода замкнутый круг: чтобы выйти на рынок, новой технологии нужна будет поддержка крупных игроков (таких как Apple или Samsung), однако крупные игроки, скорее всего, будут заинтересованы в новой технологии только в том случае, если она хорошо себя зарекомендует.
 
Несмотря на это, работы по усовершенствованию литиево-ионных аккумуляторов ведутся. Сейчас в литиево-ионных аккумуляторах используются электроды из графита. Замена графитовых электродов на кремниевые или германиевые позволила бы увеличить емкость буквально в разы.
 
Однако графит в свое время был выбран не просто так: дело в том, что литиево-ионные аккумуляторы сильно нагреваются во время зарядки, а графит практически не подвержен тепловым деформациям и обеспечивает длительный срок службы батареи. Кремний и германий очень сильно расширяются при нагреве, что приводит к механическому разрушению электродов и быстрому выходу аккумулятора из строя.

Ученые из университета Лимерика (Ирландия) разработали прототипы аккумуляторов, в которых в качестве анода используются пучки германиевых проводов нанометровой толщины, которые не разрушаются при нагреве. Похожую технологию, но с использованием кремния, запатентовала британская компания Nexeon.
 
Но в целом в индустрии царит скептицизм относительно перспектив различного рода "прорывов" в производстве аккумуляторов. Например, Тони Фейделл, CEO компании Nest и бывший сотрудник Apple, известный как "отец iPod", в комментарии газете New York Times заявил, что "ожидать и надеяться на новые технологии аккумуляторов - это пустая затея". По его мнению, правильный подход к увеличению времени автономной работы заключается в постепенном инкрементальном усовершенствовании аккумуляторов и снижении энергопотребления других компонентов.
 
Я склонен согласиться с этим тезисом, тем более что у всех нас перед глазами позитивный пример Intel - компании, которая за последние несколько лет сумела радикально снизить энергопотребление своих процессоров, в результате чего ноутбуки на базе процессоров Haswell при равной емкости аккумулятора работают в полтора-два раза дольше, чем аналогичные ноутбуки на базе Ivy Bridge или Sandy Bridge.
 
Набор часов Galaxy Gear на неделю
 
Еще острее вопрос аккумуляторов стоит для различного рода носимых устройств: от умных часов до фитнес-браслетов и медицинских датчиков. Даже у лучших образцов заявленное время автономной работы составляет 5-6 дней (как гласит известная шутка, "инженеры Casio умерли от хохота"). Полнофункциональные "умные часы" типа первой версии Samsung Galaxy Gear работают от аккумулятора 1-2 дня, а для подзарядки им нужна специальная док-станция - и то, и другое явно не вызывает особого энтузиазма у потребителей.
 
Решение может крыться не столько в новых технологиях производства аккумуляторов, сколько в новых способах получения энергии. Например, ученые из университета штата Вашингтон (США) недавно опубликовали работу, в которой рассматривалась возможность использования электромагнитного излучения различных передатчиков (от базовых станций сетей мобильной связи до точек доступа Wi-Fi) для питания медицинских датчиков.

А в Оклендском университете (Новая Зеландия) сейчас разрабатывают устройства, использующие для питания носимых гаджетов кинетическую энергию движения человека. К слову, подобный принцип давно уже применяется в механических часах с автоподзаводом.

Кроме того, из обычных часов в "умные" может прийти и солнечная подзарядка - с этой целью может использоваться отдельный слой на сенсорном экране. По слухам, над подобной технологией для своих "умных часов" работает Apple.
 
В целом, отвечая на вынесенный в заголовок вопрос, стоит признать, что никакой революции в энергообеспечении наших гаджетов в ближайшее время не предвидится. Остается надеяться, что те небольшие последовательные шаги, о которых говорит Тони Фейделл, со временем приведут к тому, что нам не надо будет брать с собой зарядное устройство для телефона, выходя утром из дома. 

Читайте также: "Дотянуть до вечера". Как заставить смартфон меньше "есть" заряд аккумулятора? >>
Отправить новость
Сообщите редакции новость, интересную читателям 42.TUT.BY