Кремний-углеродные аккумуляторы: перспективы и особенности технологии
Кремний-углеродные аккумуляторы в смартфонах: плюсы и минусы.
Разбираем технологию кремний-углеродных аккумуляторов
Дмитрий Новиков
Фото: © A. Krivonosov
Современные смартфоны всё ещё в основном используют литий-ионные аккумуляторы с углеродным (графитовым) анодом. Однако в последние годы появилась технология, которая заменяет чистый графитовый анод композитом из кремния и углерода. Идея проста: кремний способен хранить значительно больше ионов лития, чем графит, но он склонен к деформациям, поэтому углерод служит «каркасом», стабилизирующим структуру. Это сочетание позволяет получить более высокую плотность энергии при сохранении формы и стабильности.
Принцип работы остаётся тем же: при зарядке литий-ионы движутся к аноду, при разряде — к катоду. Но за счёт кремний-углеродного состава анод способен принять больше ионов за ту же массу. Графит сам по себе ограничен в том, сколько ионов может поглотить.
Преимущества кремний-углеродных батарей
Одно из ключевых достоинств Si/C-аккумуляторов — повышенная ёмкость при тех же размерах. В некоторых публикациях заявляют, что в той же физической упаковке можно уложить на 20-25 % больше заряда по сравнению с чисто литий-ионным решением. Это позволяет производителям либо увеличить автономность телефона, либо сохранить ту же автономность при уменьшении толщины корпуса.
Другой плюс — потенциально более быстрая зарядка. Поскольку кремний-углеродный анод может принимать литий-ионы быстрее, разработчики могут реализовать более агрессивные протоколы зарядки. Также утверждается, что такие батареи могут иметь лучшую долговечность — меньше деградации при циклах заряд-разряд, если материал правильно сконструирован. Кроме того, Si/C-технология позволяет сохранить или даже уменьшить толщину смартфона при сохранении высокой ёмкости.
Недостатки и вызовы
Несмотря на обещания, Si/C-аккумуляторы имеют серьёзные технические препятствия. Кремний при литировании значительно расширяется — до трёх раз — что создаёт напряжения в материале, и без компенсации это ведёт к разрушению структуры. Несмотря на наличие углерода как стабилизатора, частичная деградация со временем всё же остаётся.
Производственный процесс становится сложнее и дороже: нужно точно контролировать состав, размер наночастиц, качество слоя, адгезию кремния к металлам. Это усложняет массовое производство и повышает себестоимость.
Также пока не так много надёжных данных о долговременном поведении таких батарей в реальных условиях. Хотя производители заявляют улучшения, большинство тестов ещё в лабораториях, а не «на полях».
Вывод
Кремний-углеродные аккумуляторы — одна из наиболее перспективных технологий, способных дать смартфонам больше автономности и компактности. Их ключевое преимущество — повышенная плотность энергии при сохранении формы, возможность более быстрой зарядки и лучшие рабочие параметры. Но изъяны тоже реальны: расширение кремния, сложность производства и отсутствие большого опыта эксплуатации.
Если вы покупаете телефон прямо сейчас, наличие Si/C-батареи может быть интересным бонусом, но не стоит воспринимать это как гарантию «вечной батареи». Важно смотреть на всё устройство в целом: как смартфон управляет теплом, как устроена система зарядки и как он себя ведёт месяц за месяцем. Si/C — это шаг к будущему, но пока оно ещё не полностью обкатано на практике.
Ранее издание Пепелац Ньюс сообщало, что vivo представила наушники TWS 5.