Исследователи из Университета штата Огайо предложили перспективный способ утилизации радиоактивных отходов, который может одновременно решить две задачи: безопасное обращение с опасными материалами и создание источников питания с длительным сроком службы.

Источник изображений: Optical Materials: X 2025

Сегодня радиоактивные отходы хранят в специальных условиях, что требует значительных затрат и сложной инфраструктуры. Однако такие отходы могут служить источником энергии для автономных систем.

Известно, что при взаимодействии гамма-излучения с определёнными материалами возникает явление сцинтилляции — спонтанного свечения. Высокоэнергетические фотоны возбуждают электроны в атомах, переводя их в возбужденное состояние. Возвращаясь в исходное состояние, электроны испускают фотоны, которые можно преобразовывать в электрический ток с помощью фотоэлектрических ячеек.

Учёные предложили использовать радиоактивные отходы в качестве источника гамма-излучения. Также можно улавливать «дикое» гамма-излучение от работающих атомных реакторов, например, на АЭС. Ключевая задача — разработка эффективной батареи, объединяющей вещество-сцинтиллятор и фотоэлектрическую ячейку. Исследователи из Огайо создали такой прототип.

Опытный образец объёмом 4 см³ содержал кристаллы сцинтиллятора и фотоячейку на основе теллур-кадмиевого диода Шотки (CdTe). В качестве источника гамма-излучения использовали изотопы цезия-137 или кобальта-60 — распространённые компоненты радиоактивных отходов.

Испытания в лаборатории ядерных реакторов Университета штата Огайо показали многообещающие результаты. Батарея на основе цезия-137 вырабатывала 0,288 мкВт, а с более мощным кобальтом-60 — до 1,5 мкВт, чего достаточно для питания миниатюрных датчиков.

Эта технология открывает новые возможности для переработки ядерных отходов, превращая их из проблемы в источник энергии. «Мы собираем то, что обычно считается отходами, и превращаем это в ценность», — отмечают разработчики.

Однако учёные признают, что технология пока далека от массового внедрения. Основные сложности связаны с масштабированием производства и повышением выходной мощности батарей. Тем не менее исследования продолжаются, и в будущем такие устройства могут стать важным шагом в развитии автономных энергетических систем.

Представители «большой немецкой тройки» не боятся тратить деньги на разработку перспективных технологий тяговых батарей для электромобилей. BMW намерена вместе с платформой Neue Klasse к следующему году вывести на рынок тяговые батареи нового поколения, которые увеличат ёмкость на 30 %, будут на 30 % быстрее заряжаться и окажутся легче и дешевле предшественников.

Источник изображений: BMW Group

В конце прошлой недели BMW рассказала об аккумуляторной платформе шестого поколения, которая будет использовать напряжение 800 В и ляжет в основу будущих электромобилей марок BMW, Mini и Rolls Royce. Новая платформа обеспечит увеличение скорости зарядки аккумуляторов на 30 % и в той же мере увеличит запас хода по сравнению с моделями электромобилей предыдущего поколения.

Химический состав новых аккумуляторов BMW подразумевает сочетание классических никеля, марганца и кобальта (NMC), но в шестом поколении ячейки станут цилиндрическими, а не призматическими. Уже одно это изменение позволит поднять плотность хранения заряда на 20 % по сравнению с аккумуляторами пятого поколения. Электромобили на основе батарей шестого поколения также будут стандартно обеспечивать владельцев возможностью двунаправленной зарядки. Это позволит, например, питать мощные внешние потребители, отдавать электроэнергию обратно в бытовую сеть или в случае необходимости подзарядить другой электромобиль с севшей батареей.

Корпус тяговой батареи также оптимизирован с точки зрения компоновки, его конструкцию специалисты BMW разработали самостоятельно. В шестом поколении силовых установок электромобилей BMW также усовершенствована система охлаждения и появился интегрированный в корпус электродвигателя инвертор.

Выпуском тяговых батарей шестого поколения будут заниматься предприятия BMW в Германии, Венгрии, Китае, Мексике и США. Это позволит снабжать ближайшие автосборочные предприятия аккумуляторами локального производства. Ячейки будут выпускаться в Европе, Китае и США. Элементы силовой установки типа блока управления и тяговых электродвигателей будут поставляться с предприятий в Германии и Австрии. Опытные образцы блоков управления уже выпускаются компанией BMW в родной Баварии. Серийное производство будет налажено к августу текущего года, значимых величин оно достигнет к середине 2026 года.

В целом, переход на платформу шестого поколения позволяет BMW снизить потери электроэнергии своих электромобилей на 40 %, сократить себестоимость на 20 %, а массу уменьшить на 10 % по сравнению с решениями пятого поколения. На платформе Neue Klasse уже в этом году дебютирует полностью электрическая модель 3-й серии. Позже должен выйти кроссовер на данной платформе. Покупатели будущих электромобилей марки, по словам представителей BMW, смогут выбирать между моделями с одним, двумя, тремя или четырьмя тяговыми электродвигателями.

Агентство Reuters напомнило, что руководство CATL ещё в прошлом месяце обещало представить новую платформу на основе тяговых батарей с большим запасом хода, позволяющую создавать электромобили с минимальными затратами и в сжатые сроки. Как выяснилось сегодня, особенностью этой платформы является способность тяговой батареи уцелеть после столкновения на скорости 120 км/ч.

Источник изображения: CATL

Правда, как поясняют источники, испытания проводились в условиях наезда электромобиля на неподвижный столб, поэтому не могут учитывать всех возможных последствий реальных ДТП такого типа, но эксперимент позволяет хотя бы снизить обеспокоенность многих обывателей угрозой возгорания тяговой батареи электромобиля из-за ударного воздействия на такой скорости. Платформа Panshi, что в переводе с китайского означает «коренная порода» с точки зрения геологии, предусматривает отделение корпуса тяговой батареи от частей кузова электромобиля в нижней его части при столкновении с препятствием. При наезде на препятствие со скоростью 120 км/ч, как показал эксперимент, корпус батареи не повреждается, и возгорания не происходит.

Источник изображения: Reuters, Zoey Zhang

В обычном состоянии корпус батареи интегрируется в силовую структуру кузова электромобиля. Сам корпус батареи выполнен из комбинации высокопрочных сталей и алюминия, применяемых при производстве подводных лодок и летательных аппаратов, оснащён усиливающими перегородками. Всё это позволяет батарее поглощать до 85 % кинетической энергии удара против 65 % у батарей традиционной конструкции. Как отмечается, при ударе на скорости 120 км/ч воздействие кинетической энергии на батарею оказывается в 4,6 раза выше, чем во время стандартных краш-тестов, проводимых на скорости 56 км/ч. Остаточный заряд при обнаружении удара система питания сбрасывает за 0,2 секунды, а от высоковольтной цепи батарея отключается через 0,1 секунды после удара. Это и позволяет снизить риск возгорания батареи после аварии.

Платформа CATL позволит создавать премиальные электромобили с запасом хода до 1000 км за год или полтора с нуля, что значительно меньше типичных для подобных проектов трёх лет. Кроме того, затраты на создание новой модели электромобиля с помощью этой платформы могут сократиться до $10 млн. Для выхода на безубыточность будет достаточно продавать около 10 000 машин в год. По сути, такая платформа будет интересна стартапам или компаниям, которые не готовы вкладываться в разработку собственных электромобилей, но желают сразу представить современный электромобиль с высоким уровнем пассивной безопасности.

Как отмечали ранее представители CATL, данную платформу компания уже демонстрировала немецкой компании Porsche, а также инвесторам из ОАЭ, которые хотели бы наладить выпуск электромобилей под собственной маркой. Сама CATL будет поставлять шасси нового типа для выпуска электромобилей под маркой Avatr, которую она продвигает на рынке совместно с Changan. В какие сроки появится первый носитель этой платформы, не уточняется.

Углерод-14 является одним из природных радиоактивных изотопов и широко используется для радиоуглеродного анализа. Время его полураспада составляет 5700 лет. Примерно столько и даже дольше сможет работать атомная батарейка на его основе, которую изобрели учёные из Великобритании.

Источник изображения: University of Bristol

В процессе радиоактивного распада ¹⁴C образуются электроны и позитроны — это так называемая бетавольтаика. Это явление давно и широко используется при изготовлении радиоизотопных элементов питания. Электроны улавливаются полупроводниковыми переходами, примыкающими к границе зоны рядом с радиоактивным материалом, а дальше всё как в обычных солнечных панелях, только без фотонов — через переходы начинает течь электрический ток.

Подобные элементы питания выдают микроватты мощности, но и такое нужно во многих сферах. Условно вечные батарейки смогут питать имплантаты, что перестанет беспокоить пациентов с позиций необходимости периодической замены источников питания, а также электронику без обслуживания — маяки, радиометки, датчики и микрозонды в космосе. Одним словом, спрос на атомные батарейки есть и он растёт.

Инновацией учёных из Бристольского университета (University of Bristol) и Управления по атомной энергии Великобритании (UKAEA) стала разработка технологии искусственного создания алмазной оболочки вокруг изотопа, для чего использовалось плазменное напыление. Алмаз является нейтральным, что необходимо для установки таких батарей в тело человека для питания имплантатов.

Для человека излучение изотопа ¹⁴C будет безопасным, поскольку этот элемент является вторым в организме после калия-40 источником остаточного излучения. Собственно накопление ¹⁴C всей существующей на Земле органикой позволяет использовать его для радиоуглеродного датирования древностей. Но это уже другая история.

На глобальном сайте Xiaomi опубликована информация о внешнем аккумуляторе под названием Ultra Slim Power Bank 5000mAh. Устройство отличают компактные размеры и небольшая толщина, единственный порт USB Type-C и функция защиты от перегрева.

Источник изображений: mi.com

Появление отдельной страницы продукта на международном сайте Xiaomi свидетельствует, что пауэрбанк скоро поступит в продажу. Производитель уверяет, что аккумулятор по размерам сравним с банковской картой, и это недалеко от истины, если не учитывать толщину — его габариты составляют 113 × 53 × 10 мм, масса — 93 г.

Xiaomi Ultra Slim Power Bank 5000mAh заряжает устройства на мощности до 20 Вт при помощи поставляемого в комплекте кабеля USB Type-C; сетевой адаптер для него придётся покупать отдельно. Мощности 20 Вт при отдаче хватит, чтобы за 30 минут зарядить флагман Xiaomi 14 от 0 до 39 %, а Xiaomi 14 Ultra — до 37 % за то же время. При подключении к сетевому адаптеру на 18 Вт сам аккумулятор заряжается с 0 до 100 % за 1,75 часа.

Несмотря на заявленную в названии Xiaomi Ultra Slim Power Bank 5000mAh ёмкость, с этим показателем не всё так очевидно. На странице технических характеристик устройства приводятся его номинальная ёмкость 19,1 Вт·ч и «типичная» — 19,4 Вт·ч. При рабочем напряжении 3,88 В они дают 4900 и 5000 мА·ч соответственно; при 5 В и 2,4 А номинальная ёмкость составляет 2700 мА·ч. Дата выхода аккумулятора и его стоимость пока не сообщаются.

Статистика первых девяти месяцев этого года гласит, что в Китае количество реализованных гибридов выросло на 78,11 % до 3 млн штук, тогда как объёмы продаж аккумуляторных электромобилей увеличились всего на 17,79 %, пусть и до более весомых 4,13 млн штук. Популярности подзаряжаемых гибридов будет способствовать и новая тяговая батарея CATL семейства Freevoy, которая создана с учётом пожеланий клиентов.

Источник изображения: CarNewsChina

Во-первых, батарея этого поколения будет предлагаться в достаточных номиналах ёмкости, чтобы обеспечить пробег без подзарядки в районе 400 км. По мнению представителей производителя, при городской эксплуатации гибрида этого хватит на неделю без необходимости запускать ДВС или подключаться к розетке.

Во-вторых, батарея CATL Freevoy поддерживает технологию быстрой зарядки 4C и способна восполнить до 280 км запаса хода всего за десять минут при использовании подходящей по мощности станции экспресс-зарядки. В-третьих, в конструкции такой батареи традиционные литийионные ячейки сочетаются с натрийионными. Последние удобно задействовать при низких температурах окружающей среды, поскольку они менее склонны терять заряд на морозе. В среднем, батарея этой серии будет обеспечивать на 5 % больший остаточный заряд, чем традиционная литийионная, в условиях отрицательных температур.

Эксплуатировать батарею этой серии можно будет при температурах до минус 40 градусов Цельсия, комфортно заряжать при температурах до минус 30 градусов, а уже при 20 градусах мороза пользователь не обнаружит влияния отрицательных температур на запас хода своего электромобиля. Поставки батарей семейства CATL Freevoy клиентам компании уже начались, в ближайшее время они появятся в четырёх моделях гибридов марок Li Auto (Lixiang) и Changan (Avatr, Deepal), а всего в 2025 году они будут использоваться в примерно 30 моделях гибридов китайских марок. К тому времени их возьмут на вооружение Geely (Zeekr), Chery, GAC и Voyah. Гибридные модели всех этих производителей в том или ином варианте представлены на российском рынке.

Xiaomi официально представила внешний аккумулятор Power Bank 25000, который отличается высокими ёмкостью и мощностью, прозрачным корпусом и встроенным дисплеем для вывода информации о состоянии устройства.

Источник изображения: ithome.com

Ёмкость Xiaomi Power Bank 25000 составляет 90,8 Вт·ч, что позволяет брать его с собой в авиаперелёты. Внешнего аккумулятора хватит на 3,88 зарядки Xiaomi 14 Pro, 4,91 зарядки iPhone 15 или 0,69 зарядки MacBook Pro. Суммарная выходная мощность Power Bank 25000 равна 212 Вт, но у каждого порта в отдельности этот показатель скромнее.

Основной разъем USB Type-C может отдать до 140 Вт, второй — до 45 Вт, а USB Type-A поддерживает до 120 Вт. Можно заряжать три устройства одновременно, но в этом случае показатели составят до 65, 27 и 120 Вт соответственно. Xiaomi Power Bank 25000 располагает интеллектуальным механизмом распределения мощности, утверждает производитель.

Источник изображения: notebookcheck.net

На борту внешнего аккумулятора имеется также цифровой дисплей — он в реальном времени показывает информацию о зарядке, оставшийся заряд батареи, активный протокол быстрой зарядки и многое другое. Из протоколов зарядки поддерживаются PPS, USB PD 3.1, QC 3.0, Samsung AFC, Apple 2,4 А, Huawei FCP и DCP 1, 5 А. Присутствуют и несколько функций защиты — они обеспечивают безопасный и стабильный заряд. Пока Xiaomi Power Bank 25000 продаётся только в Китае по цене ¥549 ($79).

Apple iPhone 16 Pro Max показал рекордное время автономной работы в практических испытаниях. Оптимизация iOS 18 значительно улучшила длительность работы от батареи как новых, так и предыдущих моделей iPhone.

Источник изображения: Apple

Согласно тестированию ресурса Geekerwan, iPhone 16 Pro Max достиг впечатляющих 10 часов 23 минут автономной работы при интенсивной нагрузке, что может сделать его лидером среди флагманских смартфонов 2024 года. iPhone 16 Pro показал результат в 8 часов 28 минут. Для сравнения, Android-смартфон Vivo X100s продемонстрировал всего 9 часов 34 минуты работы без подзарядки.

Комплексное тестирование включало ряд типичных сценариев использования: веб-сёрфинг, голосовые и видеозвонки, игру в Genshin Impact и обмен сообщениями через WeChat. Такой подход обеспечивает реалистичную оценку энергопотребления устройств в различных режимах эксплуатации, что критически важно для пользователей при выборе смартфона в этом году.

Оптимизация iOS 18 существенно повлияла на производительность iPhone 15 Pro и Pro Max. Время работы iPhone 15 Pro Max увеличилось с 7 часов 56 минут до 9 часов 2 минут, а iPhone 15 Pro — с 6 часов 22 минут до 6 часов 55 минут. Этот прирост может стать весомым аргументом для владельцев старых моделей смартфонов, что обновлять устройства вовсе не обязательно, что, вероятно, и объясняет низкие предзаказы на новую линейку.

Важно отметить, что проведённые тесты не учитывали влияние Apple Intelligence на длительность автономной работы iPhone без подзарядки. Эта ИИ-функция может существенно повлиять на энергопотребление смартфонов Apple и, возможно, ухудшить результаты тестирования автономности их работы. Так как Apple Intelligence предполагает выполнение сложных вычислительных задач непосредственно на устройстве, это может увеличить нагрузку на процессор, а следовательно, повысить расход электричества.

То или иное использование энергии ядерного распада для длительного получения электрической энергии — не новость. Новостью станет эффективное преобразование радиации в электричество, что особенно важно в свете ураганного распространения подключённых к интернету микродатчиков. На этот раз удивили китайские учёные. Они представили фотоэлектрическую ядерную батарейку, которая оказалась в 8000 раз эффективнее предыдущих разработок.

Источник изображения: Kai Li

Энергия радиоактивного распада может превращаться в электричество напрямую с помощью ряда полупроводников, производить нагрев и выводить электричество с помощью термоэлементов, а также способна возбуждать фотоны, с помощью которых можно вырабатывать электричество с фотоэлементов. Китайские исследователи из Университета Сучжоу воспользовались последним способом, развив идею от светящихся циферблатов часов до улавливания фотонов от подобных материалов миниатюрными фотопанелями.

Учёные создали полимерный кристалл и поместили в него немного америция. После этого рукотворный кристалл стал светиться призрачным зелёным светом. Такое свечение будет продолжаться десятилетиями, что делает источник питания на его основе условно вечным для практического использования. Учёные разместили поверх светящегося кристалла тонкоплёночный фотоэлемент и запаковали всё в кварцевое стекло для предотвращения утечек радиации вовне.

КПД такой ядерной батарейки составил скромные 0,889 %, но исследователи утверждают, что это значение в 8000 раз больше, чем у предыдущих аналогичных разработок. Сотни часов тестирования элемента показали, что он стабильно выдавал 139 мкВт на 1 кюри (единицу радиоактивности). Из таких элементов может получиться очень и очень долговечная ядерная батарейка для решения широкого спектра задач на Земле и в космосе.

Apple, как правило, не указывает в спецификациях смартфонов iPhone ёмкость их аккумуляторов, поэтому обычно приходится полагаться на другие источники — публикации сертифицирующих органов или сайтов, занимающихся разборкой устройств. В случае с недавно анонсированными смартфонами iPhone 16 эти данные стали известны благодаря бразильскому регулятору ANATEL.

Источник изображения: apple.com

Как сообщает ресурс GSMArena со ссылкой на информацию Агентства связи Бразилии (ANATEL), смартфон iPhone 16 получил аккумулятор ёмкостью 3561 мА·ч, что на 6,3 % больше, чем у его предшественника. У смартфона iPhone 16 Plus аккумулятор ёмкостью 4674 мА·ч, что на 6,6 % больше, чем у iPhone 15 Plus. iPhone 16 Pro получил аккумулятор ёмкостью 3582 мА·ч, что на 9,4 % больше, чем у iPhone 15 Pro, а iPhone 16 Pro Max оснащён аккумулятором ёмкостью 4685 мА·ч, что на 5,5 % больше, чем у iPhone 15 Pro Max.

Таким образом, больше всего ёмкость батареи увеличилась у iPhone 16 Pro — на 9,4 %. Несмотря на небольшое различие в прибавке ёмкости, модели новой серии отличаются продолжительной автономной работой благодаря используемым чипам A18 и A18 Pro и улучшениям в конструкции батареи. Также выросла долговечность по сравнению с предшественниками, как iPhone 16 Pro, так и Pro Max.

Все модели семейства iPhone 16 поддерживают более быструю зарядку MagSafe мощностью 25 Вт. Для этого потребуется приобрести новое зарядное устройство MagSafe от Apple, а также подключить его к адаптеру питания мощностью 30 Вт. Новые смартфоны также могут заряжаться с мощностью до 45 Вт через порт USB-C.

Первоначальный «мастер-план», с которым глава Tesla Илон Маск (Elon Musk) выступил несколько лет назад, подразумевал активное наращивание объёмов выпуска литийионных аккумуляторов типоразмера 4680. Поскольку регулярно возникают слухи о проблемах с масштабированием их производства, на прошлой неделе Tesla сообщила, что недавно выпустила 100-миллионную ячейку такого типа.

Источник изображения: Tesla, X

На фото, иллюстрирующее данное заявление, компания Tesla в социальной сети X изобразила человекоподобного робота Optimus, держащего в руке «юбилейную» 100-миллионную аккумуляторную ячейку типоразмера 4680. По данным знакомых с ситуацией на предприятии Tesla в Техасе источников, подобные роботы хоть и задействованы на простейших операциях при производстве аккумуляторных ячеек такого типа, особого вклада в их выпуск пока не делают.

Ста миллионов аккумуляторных ячеек хватит для выпуска примерно 100 тысяч электромобилей. Если учесть, что только по итогам текущего года Tesla рассчитывает выпустить 1,8 млн машин, пропорция оснащаемых ячейками типа 4680 электромобилей невелика. Помимо американской версии кроссовера Model Y, такими элементами комплектуются электрические пикапы Cybertruck. Объёмы их выпуска даже в планах Tesla не превысят 250 000 штук в год, поэтому имеющихся возможностей компании по выпуску ячеек типа 4680 с лихвой хватает для производства пикапов. В дальнейшем на элементы 4680 могли бы перейти электрические грузовики Tesla Semi, но пока они используют более традиционные для продукции марки ячейки типоразмера 2170.

Самый прочный в мире аккумулятор, разработанный учёными Технического университета Чалмерса (CTH) в Швеции, может увеличить запас хода электромобилей на 70 % и открыть путь к созданию мобильных устройств тоньше банковской карты. Уникальность технологии заключается в использовании углеродного волокна в качестве электродов, что позволяет исключить металлы, такие как мeдь и алюминий, увеличивающие массу. Это может стать решающим фактором в преодолении ключевого барьера на пути к масштабной электрификации транспорта — ограниченного запаса хода.

Источник изображения: Henrik Sandsjö / Chalmers University of Technology

Несмотря на растущую популярность электромобилей, переход на полностью электрифицированный транспорт, свободный от ископаемого топлива, остаётся задачей с множеством неизвестных. Особенно остро эта проблема стоит в сфере дальних перевозок, осуществляемых морским и воздушным транспортом, требующим энергоёмкого, но лёгкого топлива, способного обеспечить нужный запас энергии. Традиционные аккумуляторы, хотя и экологичнее, но значительно уступают ископаемому топливу по энергоёмкости и весу.

Структурные аккумуляторы предлагают элегантное решение этой многогранной проблемы благодаря способности выполнять несущую функцию в конструкции устройства, превращаясь из «мёртвого груза» в функциональный элемент. Для транспортных средств это означает не только снижение общего веса, но и уменьшение энергопотребления, что напрямую влияет на увеличение запаса хода.

Исследовательская группа под руководством Лейфа Аспа (Leif Asp), профессора материаловедения и вычислительной механики в CTH, подтвердила, что углеродные волокна могут накапливать электрическую энергию и использоваться в качестве электродов в литийионных батареях. К 2021 году группа учёных повысила прочность и электрическую ёмкость батареи до плотности энергии 24 Вт·ч/кг, которая в новых отчётах была увеличена до 30 Вт·ч/кг.

Хотя эти значения всё ещё уступают стандартным литийионным аккумуляторам, важно отметить, что структурные аккумуляторы не обязательно должны достигать таких же высоких показателей ёмкости, чтобы быть эффективными. Их главное преимущество заключается в многофункциональности и способности интегрироваться в конструкцию устройства, что позволяет достичь значительного снижения общего веса и повышения энергоэффективности. «Наши расчёты показывают, что электромобили могли бы проезжать до 70 % больше, чем сегодня, если бы они были оснащены конкурентоспособными структурными аккумуляторами», — говорится в заявлении Аспа.

Структурный аккумулятор, разработанный в CTH, изготовлен из композитного материала и использует углеродные волокна для положительного и отрицательного электродов. В предыдущих версиях батареи сердцевина положительного электрода была сделана из алюминиевой фольги. В новой версии исследователи применили инновационный подход и покрыли углеродные волокна литий-железо-фосфатом (LFP), что позволило значительно повысить эффективность и прочность батареи. Углеродное волокно в данной конструкции служит не только электродом, но и армирующим элементом, коллектором тока и основой для накопления лития на катоде, одновременно выступая в роли электрического коллектора и активного материала в аноде. Это позволяет создавать аккумулятор без использования традиционных материалов, таких как мeдь или алюминий.

Исследователям также удалось повысить жёсткость аккумулятора, что позволяет ему выдерживать нагрузки, сопоставимые с алюминием, но при значительно меньшем весе. «Можно представить, что мобильные телефоны толщиной с кредитную карту или ноутбуки, весящие вдвое меньше нынешних, появятся совсем скоро. Потребуются крупные инвестиции, чтобы удовлетворить сложные энергетические потребности транспортной отрасли, но именно в этой сфере данная технология может произвести наиболее значительный эффект», — заявил Асп.

Инновационный аспект разработки состоит ещё и в том, что ионы лития в аккумуляторе перемещаются через полутвёрдый электролит, что существенно снижает риск возгорания — это критически важное преимущество с точки зрения безопасности, особенно в транспортных средствах. Однако на данный момент аккумулятор не может обеспечивать высокую мощность, и это направление стало одним из приоритетных для команды учёных.

Конкуренция на рынке тяговых батарей для электромобилей вынуждает производителей не только изобретать новые варианты химического состава аккумуляторных ячеек, но и менять саму технологию производства. Tesla уже давно работает над «сухой» технологией покрытия электродов, но к 2028 году LG Energy Solution надеется внедрить её применение в массовом производстве батарей.

Источник изображения: LG Energy Solution

Помимо Tesla, над совершенствованием технологии покрытия электродов работает и Samsung, так что конкуренция в этой сфере возникает весьма острая. Так называемый «мокрый» способ покрытия электродов является более энергозатратным, а также причиняет окружающей среде больше вреда, поэтому за счёт перехода к «сухому» производители рассчитывают снизить затраты на выпуск аккумуляторных ячеек на величину от 17 до 30 %, как поясняет Bloomberg со ссылкой на представителей LG Energy Solution.

Занявший пост технического директора LG Energy Solution в декабре прошлого года Ким Чжэ Ён (Kim Je-Young) в интервью Bloomberg подчеркнул, что среди конкурентов именно эта компания дальше всех продвинулась в коммерциализации технологии сухого покрытия электродов, поскольку разработки в этой сфере начала ещё десять лет назад. Пилотная линия по изготовлению электродов по новой технологии будет запущена LG в четвёртом квартале этого года, а полномасштабное производство должно быть освоено в 2028 году, как считает технический директор компании.

Tesla получила доступ к подобной технологии в 2019 году после приобретения компании Maxwell Technologies. Попытки внедрить её при производстве аккумуляторных ячеек типоразмера 4680 на предприятии в Техасе к особому успеху не привели. По данным Reuters, американский производитель смог внедрить «сухой» метод покрытия только при выпуске анодов, а катоды приходится выпускать по прежней технологии. Химический состав катодов пока не позволяет применить новый метод их покрытия.

«Мокрая» технология предусматривает нанесение химических реагентов в жидком виде на электроды, которые затем высушиваются в печи длиной почти 100 метров при температуре 200 градусов Цельсия. Энергозатраты при изготовлении электродов этим методом достаточно велики, а ещё приходится иметь дело с не самыми безопасными химикатами.

Сухой метод производства электродов не требует использования специальных печей и позволяет более гибко распоряжаться пространством в производственных помещениях. Восстанавливать отработанные химикаты тоже не требуется, как в случае с «мокрым» методом. Volkswagen, которая пытается внедрить такую технологию силами дочерней компании PowerCo, заявляет о способности снизить энергозатраты на выпуск электродов на 30 %, а потребность в производственных площадях сокращается на 50 %.

LG Energy Solution за счёт прорыва в технологии изготовления электродов надеется укрепить свои рыночные позиции, которые пока вынуждена сдавать китайским конкурентам. Если в прошлом году компания занимала 14,6 % мирового рынка тяговых батарей, то в этом её доля сократилась до 12,6 %. По словам технического директора компании, технология сухого покрытия электродов, разрабатываемая LG Energy Solution, может быть применена для выпуска как катодов, так и анодов.

Помимо Tesla, LG, Samsung и Volkswagen соответствующими изысканиями занимаются Panasonic, CATL, EVE Energy и Svolt Energy Technology. Производители оборудования для выпуска электродов тоже не остаются в стороне. Некоторые из них пытаются усовершенствовать «мокрую» технологию нанесения покрытия на электроды. Прогресс в этой сфере позволит сделать тяговые аккумуляторы более доступными без смены их химического состава.

Компания Nyobolt из Кембриджа разработала компактный и мощный аккумулятор, который способен заряжаться за очень короткий срок. В ходе первой демонстрации инновационный аккумулятор успешно зарядился с 10 до 80 % менее чем за пять минут.

Источник изображения: Nyobolt / bbc.com

По данным издания Interesting Engineering, аккумулятор ёмкостью 35 кВт·ч установил в тесте новый рекорд скорости зарядки, достигнув 80 % всего за 4 минуты и 37 секунд. Таким образом запас хода неназванного спорткара удалось увеличить на 120 миль (около 193 км). Для сравнения, 80 % заряда обеспечивают электромобилям Tesla запас хода около 200 миль (примерно 321 км), но самые мощные зарядные устройства компании требуют 15-20 минут для достижения такого уровня.

Источник изображения: Nyobolt / bbc.com

Технология Nyobolt основана на использовании запатентованных углеродных и металлооксидных анодных материалов нового поколения, а также инновационной конструкции элементов с низким импедансом. Компания также разработала интегрированную силовую электронику и программное обеспечение для оптимизации процесса зарядки.

Важным преимуществом новой батареи является её долговечность. По данным издания Motor 1, Nyobolt провела более 4000 циклов быстрой зарядки, что эквивалентно примерно 600 000 милям реального использования. При этом батарея сохраняет способность заряжаться до 80 % даже после такого солидного количества циклов.

Источник изображения: Nyobolt / bbc.com

Компания планирует начать производство батарей в небольших масштабах уже в этом году с первоначальным объёмом в 1000 единиц. Далее гибкая производственная модель Nyobolt позволит увеличить выпуск вплоть до двух миллионов аккумуляторов в год.

Эксперты отмечают, что внедрение подобных технологий может значительно ускорить переход на электромобили. По оценкам Министерства энергетики Великобритании, эксплуатация электромобилей обходится на 35-75 % дешевле за милю по сравнению с автомобилями на бензине. Кроме того, полный переход на электротранспорт мог бы сократить общие выбросы углерода в стране почти на 12 %.

Несмотря на впечатляющие результаты, разработчики подчёркивают необходимость дальнейших испытаний новинки в различных условиях эксплуатации, включая неблагоприятные погодные условия, для подтверждения её полной функциональности.

Eatron Technologies и Syntiant совместными усилиями разработали систему управления аккумулятором (BMS — Battery Management System) на базе искусственного интеллекта, благодаря которой ёмкость батареи выросла на 10 %, а его срок службы — на 25 %.

Источник изображения: T Hansen / pixabay.com

Такого результата удалось добиться при помощи мониторинга состояния работоспособности (SoH — State of Health) и состояния заряда (SoC — State of Charge) с гораздо более высокой степенью точности, чем способны обеспечить традиционные блоки BMS. Созданный Syntiant нейропроцессор NDP120 (Neural Decision Processor) в реальном времени анализирует показатели аккумулятора, применяя предиктивную диагностику для выявления проблем на ранней стадии, после чего принимает решения для предотвращения сбоев, оптимизации производительности и повышения безопасности аккумулятора.

NDP120 разработан для быстрой интеграции в существующие блоки BMS, используемые в коммерческой и бытовой электронике. Интегрированная в саму батарею AI BMS на чипе позволяет избежать проблем, связанных с работой ИИ в облачных окружениях. Такой чип сможет оказаться полезным в электромобилях и персональных электрических летательных аппаратах с вертикальными взлётом и посадкой (eVTOL) — он повысит запас хода машины, увеличит срок службы батареи до очередной зарядки и сэкономит потребителю средства. Прогностическая функция также снижает риск отказа аккумулятора в критические моменты, что актуально для малой авиации.

Современные литийионные батареи выдерживают в среднем 500–1000 циклов зарядки до значительной деградации, тогда как AI BMS увеличивает этот показатель до 625–1250 циклов. Eatron демонстрирует систему AI BMS на чипе на выставке The Battery Show Europe 2024, которая сейчас проходит в немецком Штутгарте.