Пора поговорить о батарейках. Начистоту. В конце концов, сколько можно это терпеть? Неужели все так плохо? Неужели в мире прекрасного наступившего будущего мы обречены постоянно вскакивать с кровати с мыслью: «Забыл поставить телефон на зарядку!»?
Тут важно представлять: ваш новый сияющий гаджет, который вы только что сладострастно освободили от защитной пленки, который вы полагаете вершиной технологической мысли, почти наполовину состоит из батарейки, которая концептуально не изменилась за полтора века, с 1859 года, когда французский инженер Гастон Планте сумел изготовить первый работающий аккумулятор. Технологически он, конечно, проделал большой путь, но сам принцип работы неизменен. В этом суть прогресса, который, увы, идет неравномерно. Какие-то области шагнули далеко вперед, а некоторые так и топчутся на одном месте. Так что вы приобрели не только сияющее будущее, но и замшелое прошлое. В приблизительно равной концентрации.
Меж тем надо же что-то делать. Отсталость технологий хранения энергии, словно кандалы, удерживает нас от прыжка в будущее, в котором, например, все ездят на электромобилях, не загрязняют окружающую среду и улыбаются друг другу.
Во всем мире в исследования на эту тему вкладываются огромные средства как производителями электроники, так и государствами, ибо батарейка это вопрос в том числе и национальной безопасности. В США, например, госпрограмму разработки новых батарей сравнивают с новым Манхэттенским проектом. Меж тем, несмотря на общее обилие новостей про новые и сверхъемкие, кажется, что ничего не происходит. Каждый дополнительный час без подзарядки подается как невиданное достижение. Это навевает скуку. А то и вызывает раздражение. Да чем там они занимаются?!
А занимаются они там улучшением литий-иона в основном. Да, того самого литий-ионного аккумулятора, что впервые продемонстрировала компания Sony в 1991 году. Где переносчиком тока является положительно заряженный ион лития. И это было прорывом, литий-ион настолько оказался удачен для электроники, что всей эрой мобильности и гаджетомании мы обязаны во многом только ему. Но всем известны его недостатки. Он стареет, и с этим ничего нельзя поделать. Он не так уж безопасен, и не везде его можно использовать, например, недавние проблемы с самолетом будущего Dreamliner были связаны именно с тем, что на него впервые в самолетостроении поставили литий-ионные аккумуляторы.
И хоть литий-ион навяз в зубах, этой технологии еще есть куда расти.
В основном это эксперименты с материалами катода. В дальнейшем наиболее перспективными кажутся концепции нанобатарей, где в катодах используются наноматериалы вроде кремниевых наноструктур и графена. Нанокремний позволяет использовать кремний, который в обычном виде был непригоден для аккумуляторов, хоть и позволял увеличить емкость до 10 раз. А графеновые нанотрубки могут радикально увеличить площадь катода и, таким образом, его емкость. Кроме того, это позволит создавать ультратонкие, толщиной в лист бумаги аккумуляторы, которые, помимо прочего, можно будет напечатать на ЗD-принтере, предварительно нужно произвести оптимизацию сайтаи дальше печатать.
«Но что же! — можете воскликнуть вы. — Неужели светлое будущее не предоставляет нам никаких альтернатив?» В энергетике нет недостатка и в более радикальных идеях. Бурно развивается сегмент ионизаторов, это гибрид конденсатора и химической батареи, основной спектр применения — электромобили, их особенность — практически моментальная зарядка. Не прекращаются работы по усовершенствованию солнечных батарей. Есть лабораторные прототипы буквально живых батареек, где электричество вырабатывают бактерии. Существует даже концепции энергетических харвестеров, специальных микроустройств, которые сами по себе всасывают всевозможные виды дармовой энергии, и потом используются в качестве батареек в гаджетах. Да и мечту Николы Теслы (беспроводную передачу электричества) не стоит сбрасывать со счетов — эта технология уже применяется в бытовой электронике, хоть пока и крайне ограниченно. Или еще вот, знаете, динамо. Покрутил ручку — позвонил по телефону. Эта штука, кстати, никогда не подводит.