Что такое графеновый аккумулятор и когда он, наконец, появится в смартфоне

Когда в обсуждении автономности смартфонов всплывает графеновый аккумулятор, подразумевается, что это такое технологическое чудо, которое в один прекрасный день решит все связанные с ней проблемы.

Однако, в полном соответствии с концепцией «светлого будущего», этот день всё никак не наступает. На что же пользователи гаджетов в самом деле могут рассчитывать в ближайшие годы?

Зачем это нужно

Классическим типом аккумулятора на сегодняшний день является литий-ионный. Он пришел на смену никель-кадмиевым и металлогидридным, решив кучу свойственных им проблем, но вместе с тем принеся кучу новых.

На аноде образовывались дендриты, приводившие в конечном итоге к взрыву батареи, электролит утрачивал свои свойства, вдобавок, имел место процесс старения, из-за которого срок службы ограничивался парой лет.

Со временем многие сложности были преодолены: появились литий-полимерные аккумуляторы, в которых вместо электролита был использован специальный полимер, литиевый анод сменили композиты из графита, оксидов кобальта и кремния, снизивших термочувствительность.


Но всё равно параметры таких батарей пока далеки от идеала и не способны удовлетворить аппетиты разработчиков и пользователей гаджетов.

Основными проблемами, нуждающимися в решении, по-прежнему остаются:

• длительное время зарядки;
  
• процесс старения – потери значительной доли емкости с накоплением количества циклов заряда-разряда;
  
• чувствительность к перегреву;
  
• низкая емкость.
  

Что такое графен

Графен - это плоскостная структура, представляющая собой так называемый аллотроп углерода. Аллотропы – это формы вещества, одинаковые по своему составу, но различающиеся по строению и свойствам.

Если говорить непосредственно об углероде, то, кроме графена, он имеет еще ряд таких модификаций: графит, алмаз, фуллерены.

Чего удалось достичь

Работы по исследованию графена и аккумуляторов на его основе ведутся учеными многих развитых стран: Соединенных Штатов, Японии, Китая.

Подобным устройствам приписывают самые фантастические свойства: чуть ли не бесконечный ресурс, абсолютную нечувствительность к температуре, моментальную зарядку и емкость в разы выше, чем у современных литий-ионных батарей.

Действительность же намного скромнее. В 2016 году Huawei представила модель Honor Magic, в аккумуляторе которой были использованы графеновые элементы.

Это позволило создать для него технологию быстрой зарядки, способной «залить» батарею до 45% всего за 5 минут. Подобное стало возможным из-за расширения рабочего диапазона температур до 60 градусов.

Следует сказать, то графен был не единственной инновацией – в конструкции новинки использовался и ряд других технологий, не имеющих к нему отношения. Так что результат получился неплохой, но отнюдь не революционный.


В ноябре 2017 года уже Samsung получила патент на батареи с графеном, емкость которых была на 45% больше, чем у изготовленных по традиционной технологии.

Однако то ли компанию напугала на годы вперед позорная история с Galaxy Note 7, то ли просто новинка оказалась чересчур дорогостоящей и малотехнологичной, но прорыва опять-таки не произошло: Samsung Galaxy S9 и Note9 вышли на рынок с самыми обыкновенными аккумуляторами, емкость которых в зависимости от версии колеблется в районе 3000-3500 мАч.

Возможно, корейцы приберегают инновационную «бомбу» для гибкого Galaxy F, который должен выйти в 2019 году, но верится в это с трудом.

Итог

На текущий момент графеновые аккумуляторы представляют собой то же самое, что самовосстанавливающиеся стекла: множество стартапов, робкие попытки внедрения, заканчивающиеся ничем, и ни малейших перспектив для широкого внедрения.

Но зато большинство из тех, кто хотя бы краем уха слышал этот термин, полагают, что «за ними будущее», и они непременно вытеснят литий-ионные батареи, уже совсем скоро.

При этом зачастую даже не понимая, что принципиально это один и тот же тип, просто с некоторыми конструкционными вариациями.

А пока разработчики гаджетов витают в облаках, в испанском городе Аликанте компания Graphenano уже строит первый завод для производства автомобильных графеновых батарей.