- Некоторые новые телефоны могут заряжаться с 0 до 100% менее чем за 10 минут благодаря сверхбыстрой технологии зарядки мощностью 200 Вт и выше ts2.tech.
- Беспроводной стандарт зарядки следующего поколения Qi2 использует магниты для идеального выравнивания и поддерживает 15 Вт (25 Вт уже на подходе), что положит конец ситуациям, когда вы просыпаетесь с неправильно установленной зарядкой ts2.tech ts2.tech.
- Аккумуляторы на основе кремния уже используются в коммерческих телефонах, обеспечивая примерно на 10–20% большую ёмкость при том же размере — например, китайская версия HONOR Magic5 Pro получила аккумулятор на 5450 мАч против 5100 мАч в глобальной модели благодаря использованию анода из кремний-углерода androidauthority.com.
- Твердотельные аккумуляторы обещают примерно на 20–30% большую ёмкость и повышенную безопасность за счёт использования твёрдых электролитов. Прототип Xiaomi оснащён твердотельной батареей на 6000 мАч (на 33% больше ёмкости при том же объёме) notebookcheck.net, а Samsung планирует выпустить первые твердотельные смартфоны к 2027 году techxplore.com.
- Аккумуляторы с добавлением графена могут обеспечить сверхбыструю зарядку и более высокую плотность энергии (лабораторные демонстрации показывают зарядку до 5 раз быстрее стандартных литий-ионных аккумуляторов) ts2.tech, хотя ни один массовый телефон пока не оснащён настоящей «графеновой батареей» ts2.tech.
- Крупные бренды используют разные стратегии: Apple делает ставку на долговечность и тихо разрабатывает собственные аккумуляторные технологии к 2025 году techxplore.com; Samsung инвестирует в крупные проекты, такие как исследования и разработки твердотельных аккумуляторов techxplore.com; китайские производители, такие как Xiaomi и Oppo, вырываются вперед с громкими технологиями быстрой зарядки и новыми материалами ts2.tech.
- Зеленые аккумуляторы становятся все более важным направлением. Новые правила ЕС потребуют использования переработанных материалов (например, 16% кобальта) и возможности самостоятельной замены аккумуляторов пользователями к 2027 году ts2.tech. Apple пообещала использовать 100% переработанный кобальт в своих аккумуляторах к 2025 году ts2.tech, чтобы сделать их более этичными и экологичными.
- Старые аккумуляторы могут получить «вторую жизнь» — исследователи переоборудовали выброшенные аккумуляторы телефонов в светодиодные лампы на солнечных батареях для автономных сообществ thecivilengineer.org, используя их оставшуюся емкость и сокращая количество электронных отходов thecivilengineer.org.
- Аналитики настроены с энтузиазмом, но реалистично: «На технологии аккумуляторов сейчас тратится больше денег, чем когда-либо… сейчас очень интересное время для аккумуляторов», — отмечает один из экспертов, однако телефон, который работает две недели на одной зарядке, все еще «дело многих и многих лет» techxplore.com.
Введение: новая эра аккумуляторных прорывов
Время работы аккумулятора смартфона давно является проблемой — все мы испытывали тревогу из-за разряжающегося телефона. Но грядут большие перемены, которые могут сделать тревогу по поводу зарядки пережитком прошлого. В 2025 году мы стоим на пороге аккумуляторной революции: телефоны, заряжающиеся за считанные минуты, аккумуляторы, которые служат дольше и стареют медленнее, а также более экологичные технологии, делающие наши устройства более устойчивыми. Крупные технологические компании и стартапы вкладывают ресурсы в решение проблемы аккумуляторов, и результаты наконец начинают проявляться.
Недавно типичный телефон заряжался более 2 часов и работал едва ли день ts2.tech. Сегодня флагманские устройства обычно оснащаются аккумуляторами на 4 000–5 000 мАч (по сравнению с ~2 500 мАч десять лет назад) и используют эффективные чипы для увеличения времени работы в течение всего дня. Однако простое увеличение ёмкости даёт всё меньший эффект ts2.tech. Новый подход отрасли двоякий: инновации в самих аккумуляторах (с новыми материалами, такими как кремний, твёрдые электролиты и др.) и инновации в способах зарядки и использования (быстрая зарядка, беспроводная энергия и умное управление батареей). В этом отчёте рассматриваются последние разработки, которые определят будущее аккумуляторов для смартфонов — от революционных химических составов до инноваций в зарядке, усилий по устойчивому развитию, планов производителей и оставшихся проблем.Прорывные аккумуляторные технологии: твердотельные, графеновые, кремниевые аноды и не только
Учёные, работающие с аккумуляторами, активно переосмысливают классическую литий-ионную батарею. Вот самые перспективные новые аккумуляторные технологии, которые будут питать наши будущие телефоны:
Кремниевые аноды: больше энергии в том же объёме
Большинство литий-ионных аккумуляторов используют графитовый (углеродный) анод, но замена части этого графита на кремний может значительно увеличить ёмкость. Кремний способен хранить примерно в десять раз больше ионов лития, чем графит, что означает больше энергии в том же объёме. В чём подвох? Чистый кремний сильно расширяется и сжимается при зарядке, из-за чего аккумулятор быстро деградирует. Решением стало использование кремний-углеродных композитных анодов — смешивание кремния с углеродом или создание пористых структур для управления расширением mid-east.info.
После многих лет исследований батареи с добавлением кремния наконец-то появились в смартфонах. В 2023 году HONOR выпустила Magic5 Pro в Китае с «кремний-углеродной» батареей на 5450 мА·ч, тогда как глобальная версия использовала стандартную батарею на 5100 мА·ч — это примерно на 12% больше ёмкость при тех же габаритах androidauthority.com. С тех пор OnePlus, Xiaomi и vivo внедрили батареи с кремниевым анодом в премиальных моделях androidauthority.com. OnePlus утверждает, что их Ace 3 Pro вмещает на 22% больше ёмкости при том же размере по сравнению с прошлогодней моделью благодаря батарее на 6100 мА·ч с кремниевым анодом androidauthority.com. Гибкие смартфоны, которым нужны тонкие батареи, также получили выгоду: сверхтонкий HONOR Magic V2 смог уместить батарею на 5000 мА·ч толщиной всего 9,9 мм, а vivo X Fold 3 Pro использует 5700 мА·ч кремниевых ячеек в корпусе толщиной 11 мм androidauthority.com.
На практике батареи с кремниевым анодом означают дольше работать без увеличения размеров телефона. Эта технология готова выйти на массовый рынок за пределами Китая. Apple, Samsung и Google пока не выпустили телефоны с кремниевыми батареями (по состоянию на 2025 год), но эксперты ожидают широкое внедрение в ближайшее время, поскольку преимущества становятся очевидны androidauthority.com. Наступает эра батарей на 5000 мА·ч и больше в компактных телефонах — без увеличения их толщины. Единственные минусы — немного более высокая стоимость производства и инженерные усилия для обеспечения долговечности (решение проблемы вздутия), но такие производители, как HONOR, уже доказали, что это возможно, используя специальные смеси и связующие для стабилизации анода mid-east.info mid-east.info.
Твердотельные батареи: более безопасные и энергоёмкие элементы
Возможно, самой разрекламированной технологией аккумуляторов следующего поколения является твердотельный аккумулятор. Как следует из названия, в этих аккумуляторах жидкий электролит (легковоспламеняющаяся жидкость в современных литий-ионных элементах) заменяется твердым материалом, таким как керамика или твердый полимер ts2.tech. Часто также используется анод из металлического лития вместо графита, что позволяет значительно увеличить энергоёмкость. Обещания велики: более высокая энергоёмкость (больше ёмкости при том же размере), более быстрая зарядка и конец возгораниям аккумуляторов (твердые электролиты не воспламеняются) ts2.tech ts2.tech.Твердотельные прототипы уже много лет находятся «буквально за углом», но недавние достижения свидетельствуют о том, что они наконец-то приближаются к реальности ts2.tech. В частности, в 2023 году Xiaomi объявила, что создала рабочий прототип телефона с твердотельной батареей: модифицированный Xiaomi 13 был оснащён твердотельной батареей ёмкостью 6000 мАч в том же пространстве, где обычно размещается аккумулятор на 4500 мАч ts2.tech. Этот скачок ёмкости на 33% сопровождался повышенной безопасностью — Xiaomi сообщила об отсутствии риска внутренних коротких замыканий даже при проколе, а также о лучшей работе при низких температурах notebookcheck.net. Это огромное доказательство того, что твердотельные технологии могут работать в форм-факторе телефона ts2.tech. Аналогично, Samsung активно инвестирует в исследования и разработки твердотельных технологий и планирует внедрить твердотельные батареи в небольших устройствах (например, в смарт-часах) к 2025–26 годам, а в смартфонах — примерно к 2027 году ts2.tech ts2.tech. В масштабах всей отрасли 2027 год становится переломным — автопроизводители, такие как Toyota и BMW, также нацелены на 2027–2028 годы для выпуска первых электромобилей с твердотельными батареями, что стимулирует крупные инвестиции и прогресс, который может дойти и до телефонов ts2.tech.Чего могут ожидать потребители? Первые твердотельные аккумуляторы могут обеспечить примерно на 20–30% больше ёмкости, чем литий-ионные элементы такого же размера ts2.tech. Это может означать, что телефон, который обычно работает день, сможет работать около 1,3 дня — не мгновенное чудо, но заметное улучшение ts2.tech. Более важно, что безопасность повышается: без жидких электролитов риск возгорания или взрыва резко снижается. Будущие конструкции телефонов могут стать более креативными, так как производителям не потребуется столько громоздкой защиты для безопасности аккумулятора ts2.tech. Мы также можем увидеть более быструю зарядку — твёрдые электролиты потенциально могут выдерживать высокий ток с меньшим нагревом, а значит, скорость зарядки может ещё увеличиться без перегрева аккумулятора ts2.tech ts2.tech.
Однако твердотельные технологии сталкиваются с серьёзными проблемами до появления в наших смартфонах. Массовое производство таких аккумуляторов сложно — создание ультратонких, безупречных слоёв твёрдого электролита и предотвращение образования крошечных литиевых дендритов остаётся сложной задачей. Текущие прототипы также очень дороги. В 2025 году производственные затраты на твердотельные элементы оцениваются примерно в $800–$1000 за кВт·ч, что в 2–3 раза выше, чем у массово производимых литий-ионных аккумуляторов ts2.tech. Эту стоимость необходимо значительно снизить. Долговечность — ещё один вопрос: некоторые ранние твердотельные аккумуляторы деградировали быстрее, чем литий-ионные, хотя новые разработки (например, от Volkswagen) заявляют о более чем 1000 циклах с сохранением 95% ёмкости ts2.tech. Считается, что сначала мы увидим ограниченные серии или премиальные телефоны с твердотельными аккумуляторами в конце 2020-х ts2.tech, а более широкое распространение ожидается в 2030-х, когда технология станет зрелой и подешевеет. Вкратце, твердотельные аккумуляторы уже на подходе, и они могут изменить правила игры — но появятся постепенно, а не сразу.
Графеновые батареи: хайп или следующий прорыв?
Графен — широко разрекламированный «чудо-материал» — уже более десяти лет считается ключом к созданию супер-батарей. Графен — это лист углерода толщиной в один атом, расположенный в виде пчелиных сот. Он невероятно прочный, легкий и отлично проводит электричество. Мечта о графеновой батарее — это, по сути, батарея, использующая материалы на основе графена в электродах (и, возможно, в качестве добавки к электролиту) для достижения скачка в производительности.
В чем же хайп? Электроды с добавлением графена могут обеспечить намного более быструю зарядку и большую емкость, чем современные батареи. На самом деле лабораторные тесты и прототипы показали, что добавление графена может позволить заряжать батареи до в 5 раз быстрее, чем стандартные литий-ионные элементы ts2.tech. Представьте, что вы заряжаете телефон почти полностью всего за несколько минут — графен может сделать это возможным. Графен также отлично проводит тепло, поэтому батареи работают холоднее и безопаснее, и он не склонен к термическому разгоранию, как это бывает с литиевыми батареями usa-graphene.com. Прочность и гибкость материала даже открывают путь к будущим гибким батареям или сверхлегким элементам usa-graphene.com. На бумаге графен звучит как чудо: в одном отчете отмечалось, что батареи с добавлением графена потенциально могут достичь энергетической плотности в 5 раз выше, чем у литий-ионных usa-graphene.com, что стало бы революцией — это могло бы означать батарею телефона на неделю работы.
Теперь проверка реальности: по состоянию на 2025 год у нас ещё нет чистой графеновой батареи в телефоне, которая бы соответствовала всему этому ажиотажу. Многие так называемые «графеновые батареи» на самом деле представляют собой обычные литий-ионные элементы, в которых используется немного графена в составе электрода или в качестве покрытия ts2.tech. Это действительно улучшает характеристики — например, графен уже используется в некоторых электродах батарей для увеличения проводимости и ускорения зарядки. На рынке есть павербанки с добавлением графена, которые заряжаются быстрее и меньше нагреваются по сравнению с обычными батареями, благодаря небольшому количеству графеновой «пыльцы». Но святой Грааль графеновой батареи — та, которая полностью заменяет графит или использует графеновый катод для получения той самой 5-кратной ёмкости — всё ещё находится в разработке. Такие компании, как Samsung, Huawei и несколько стартапов, вложили значительные средства в исследования и разработки графена usa-graphene.com usa-graphene.com. В 2017 году Samsung объявила о добавке «графеновый шар», которая может увеличить скорость зарядки в пять раз usa-graphene.com, а китайский производитель электромобилей GAC начал использовать батарею с добавлением графена в автомобилях в 2021 году usa-graphene.com.
Проблемы значительны. Производство высококачественного графена в промышленных масштабах дорогостояще – синтез бездефектного, однослойного графена в больших количествах — задача не из легких, и на данный момент это сильно увеличивает стоимость (по одной из оценок, высокочистый графен стоит более 1000 долларов за килограмм) usa-graphene.com. Существует также некоторая путаница в терминологии – что считать «графеновой батареей»? Использование графенового покрытия — это не то же самое, что полноценный графеновый электрод, и некоторые эксперты предупреждают, что маркетинговые термины могут чрезмерно завышать ожидания usa-graphene.com. Ранние прототипы пока не продемонстрировали обещанного пятикратного увеличения ёмкости; у некоторых фактически была меньшая ёмкость, чем у эквивалентных литий-ионных ячеек usa-graphene.com, что показывает: мы всё ещё ищем наилучшие способы применения графена в батареях. Масштабирование производства — ещё одно препятствие: сделать несколько прототипов в формате монетных ячеек — это одно, а массово производить тысячи ячеек размером со смартфон с одинаковой графеновой структурой — совсем другое usa-graphene.com.Итак, когда же мы увидим настоящую графеновую батарею в телефоне? Возможно, в ближайшие несколько лет, по крайней мере в ограниченном виде. Эксперты отрасли предполагают, что к концу 2020-х какая-либо компания может анонсировать «графеновую супербатарею» для своего флагманского телефона — хотя, скорее всего, с оговоркой, что это литиевая батарея с компонентами, улучшенными с помощью графена ts2.tech. Графен, вероятнее всего, будет внедряться постепенно: сначала улучшая быструю зарядку и тепловое управление в батареях (чем он уже занимается в нишевых продуктах), а затем постепенно увеличивая ёмкость. Следите за стартапами, такими как Graphene Manufacturing Group (GMG) (разрабатывает графен-алюминиевые батареи) и Lyten (создаёт графеновые катоды для армии США) usa-graphene.com, а также за гигантами индустрии аккумуляторов, такими как Samsung и LG Chem — все они активно занимаются исследованиями графена. Если их прорывы окажутся успешными, ваш смартфон 2030 года сможет заряжаться за секунды и оставаться холодным, как огурец. Пока же умерьте ожидания: графен помогает, но это ещё не волшебная палочка.
Литий-серные и другие неожиданные химические решения
Помимо кремния, твердотельных и графеновых технологий, исследуется множество других химических составов аккумуляторов — у каждого есть заманчивые преимущества, если удастся устранить их недостатки:
- Литий-сера (Li-S): В этой химии используется сера в катоде вместо тяжёлых металлов (таких как кобальт или никель), которые есть в катодах литий-ионных аккумуляторов. Сера дешева и распространена, а Li-S батареи намного легче и потенциально более ёмкие, чем литий-ионные. Литий-серная ячейка теоретически может содержать значительно больше энергии на единицу веса — представьте себе аккумулятор телефона, который вдвое легче или вмещает вдвое больше энергии. Главный недостаток — срок службы: Li-S ячейки обычно выходят из строя после относительно небольшого количества циклов зарядки из-за «шаттлового эффекта», когда промежуточные соединения серы растворяются и разрушают электроды ts2.tech. Несмотря на это, в лабораториях ведётся работа по стабилизации Li-S батарей. В 2024 году литий-серные батареи были отмечены как перспективная инновация, приближающаяся к новым высотам ts2.tech — исследователи находят способы увеличить количество циклов. Несколько стартапов создали прототипы Li-S (OXIS Energy была одной из заметных компаний, хотя и прекратила существование). Если учёным удастся сделать Li-S батарею, выдерживающую сотни циклов, мы можем увидеть ультралёгкие аккумуляторы для телефонов с большей ёмкостью без кобальта ts2.tech. Это было бы выгодно и для производительности, и для устойчивого развития.
- Натрий-ионные: В натрий-ионных батареях литий заменён на натрий — элемент, который дешев и широко распространён (вспомните соль). Они работают схоже с литий-ионными, но обычно имеют меньшую энергоёмкость (более тяжёлые батареи при том же заряде) и немного более низкое напряжение. Преимущество — в стоимости и доступности ресурсов: отсутствие лития и кобальта означает более простую цепочку поставок и потенциально более дешёвые ячейки ts2.tech. Китайский гигант CATL даже представил достаточно эффективную натрий-ионную батарею в 2021 году ts2.tech. В ближайшие годы мы можем увидеть натрий-ионные батареи в менее требовательных устройствах или бюджетных телефонах, особенно если цены на литий вырастут. Некоторые аналитики представляют будущее, где производители используют смешанные химии: высокопроизводительные литиевые или твердотельные ячейки для премиальных устройств и более дешёвые LFP или натрий-ионные ячейки для простых гаджетов ts2.tech. Для телефонов натрий-ионным батареям нужно сократить разрыв по энергоёмкости, чтобы стать жизнеспособными, но за ними определённо стоит следить из-за их экологичности.
- Другие (литий-воздушные, ультраконденсаторы, даже ядерные?!): Более экзотические идеи находятся на ранних стадиях исследований. Например, в литий-воздушных батареях катод буквально создается из кислорода воздуха — теоретически это дает астрономическую плотность энергии (представьте себе по-настоящему сверхлегкие батареи), но до практического применения им еще далеко. Еще более безумная идея — концепция ядерной алмазной батареи: крошечные батарейки, использующие радиоактивные изотопы и вырабатывающие небольшое количество энергии десятилетиями. На самом деле, китайский стартап недавно продемонстрировал прототип «ядерной» батареи на основе изотопов никеля-63, утверждая, что она может питать смартфон 50 лет techxplore.com. Не ждите увидеть такое в следующем Samsung — сейчас идет пилотное тестирование, и такие элементы выдают лишь небольшой ток (подходят для маломощных IoT-датчиков, но не для энергоемкого телефона) ts2.tech ts2.tech. Эти футуристические технологии вряд ли появятся в потребительских телефонах в ближайшее время, если вообще появятся, но они показывают широту проводимых исследований. Сам факт, что компании демонстрируют «батарею», способную работать полвека без подзарядки, — свидетельство того, насколько широко ученые ищут новые решения для хранения энергии.
В итоге, химия батарей в наших телефонах находится в состоянии перемен. Как выразился один технический аналитик, каждый производитель понимает, что нужны лучшие батареи, и есть ощущение, что технологии аккумуляторов отстают от других достижений techxplore.com. Инвестиции в НИОКР аккумуляторов достигли рекордного уровня благодаря буму смартфонов и электромобилей techxplore.com. Вряд ли появится одна «серебряная пуля», которая мгновенно увеличит срок службы батарей в разы, но совокупность постепенных улучшений уже дает результат. Кремниевые аноды уже увеличивают емкость примерно на 10–15% в реальных продуктах, твердотельные батареи могут добавить еще 20–30% в ближайшие годы, а если графен или Li-S оправдают ожидания, мы в итоге сможем удвоить сегодняшние емкости аккумуляторов ts2.tech ts2.tech. Это захватывающее время как для энтузиастов, так и для обычных пользователей — в следующем десятилетии нас ждут ощутимые улучшения в том, как долго работают наши телефоны и как быстро они заряжаются.
Инновации в зарядке: быстро, беспроводно и везде
Пока новые материалы для аккумуляторов улучшают объём хранимой энергии, ещё одна революция происходит в том, как мы заряжаем наши устройства. Раньше зарядка смартфона требовала терпения — но теперь, благодаря технологическим прорывам, вы можете пополнить заряд быстрее, чем когда-либо, и даже полностью избавиться от проводов с помощью беспроводных методов. Вот ключевые достижения в технологиях зарядки:Сверхбыстрая проводная зарядка (100 Вт, 200 Вт… 300 Вт!?)
Если вы обращали внимание на характеристики зарядки телефонов в последнее время, то знаете, что всё крутится вокруг ватт. Более высокая мощность означает больший поток энергии и более быструю зарядку — и эти показатели взлетели до небес. Ещё несколько лет назад большинство телефонов заряжались на мощности 5–10 Вт (полная зарядка занимала пару часов). К середине 2020-х мы видим телефоны с зарядками 65 Вт, 80 Вт, даже 150 Вт, которые становятся обычным явлением, особенно у китайских брендов, таких как OnePlus, Oppo, Xiaomi и Vivo ts2.tech. Такие зарядки могут полностью зарядить аккумулятор менее чем за час. Но гонка на этом не остановилась — зарядка 100 Вт+ теперь стала реальностью. Флагманские телефоны OnePlus перешли на 100 Вт (брендированные как Warp Charge или SuperVOOC), а Xiaomi пошла ещё дальше, установив рекорд с 210-ваттной демонстрацией “HyperCharge”, зарядив аккумулятор на 4 000 мАч примерно за 8 минут ts2.tech. В тестах прототип Xiaomi с мощностью 200 Вт+ мог зарядить аккумулятор с 0 до 50% всего за 3 минуты и до 100% за 8 минут ts2.tech. То есть, вы просто подключаете телефон, идёте быстро в душ — и он уже полностью заряжен.
На самом деле, текущий рекорд составляет около 240 Вт. Realme (сестринский бренд Oppo) представила зарядку на 240 Вт в 2023 году, которая может зарядить телефон примерно за 9 минут. А Xiaomi даже продемонстрировала прототип зарядки на 300 Вт — он не смог поддерживать 300 Вт постоянно (это огромная мощность для маленькой батареи), но смог зарядить аккумулятор на 4 100 мАч всего за 5 минут notebookcheck.net. При такой скорости зарядка перестаёт быть “событием” и становится почти незаметной — быстрая остановка на пару минут даёт вам полный день использования.
Как это возможно, не превращая телефон в огненный шар? Это сочетание нескольких факторов: конструкции аккумуляторов с двумя ячейками (батарея разделена на две ячейки, которые заряжаются параллельно, что позволяет удвоить эффективную скорость), современные чипы и алгоритмы зарядки, управляющие теплом, а также новые материалы аккумуляторов, способные выдерживать быстрый прием энергии. Многие системы быстрой зарядки также используют графен или другие добавки в аккумуляторе для снижения внутреннего сопротивления и нагрева, а производители разработали сложные системы охлаждения (например, паровые камеры и термогель) для рассеивания тепла во время этих 5–10-минутных рывков. Важно, что эти компании утверждают: несмотря на высокие скорости, здоровье аккумулятора сохраняется благодаря умному управлению — например, быстрая зарядка останавливается примерно на 70–80%, а затем замедляется, чтобы не перегружать батарею на верхнем уровне.Еще одним фактором стало повсеместное внедрение стандартов USB-C и Power Delivery (PD). В 2024 году Apple наконец отказалась от старого порта Lightning и перешла на USB-C для iPhone ts2.tech (под давлением регуляторов ЕС), что означает: практически все новые телефоны теперь используют один и тот же разъем. USB-C с PD 3.1 по спецификации поддерживает до 240 Вт мощности (48В, 5А), что соответствует возможностям новых суперзарядных устройств. Такая универсальность — плюс для потребителей: теперь одним зарядным устройством можно быстро зарядить ноутбук, планшет и телефон, и вы больше не привязаны к фирменной зарядке для каждого устройства ts2.tech. Мы также видим, что нитрид галлия (GaN) становится обычным материалом в зарядных устройствах ts2.tech. GaN — это полупроводниковый материал, который теряет меньше энергии в виде тепла, поэтому зарядки могут быть намного меньше и эффективнее, чем старые «кирпичи» для ноутбуков. Зарядка GaN на 120 Вт сегодня может быть размером всего с колоду карт и динамически распределять мощность между несколькими устройствами.
Что дальше ждет проводную зарядку? Для смартфонов мы, возможно, достигнем практического предела в диапазоне нескольких сотен ватт — выше этого нагрев и нагрузка на батарею могут не стоить сэкономленного времени. Производители, вероятно, сосредоточатся на эффективности и интеллектуальных технологиях: адаптивной зарядке в зависимости от состояния батареи, регулировке тока для максимального продления срока службы и т.д. Уже сейчас многие телефоны заряжаются сверхбыстро, например, до 80%, а затем замедляются для «дозаправки» — это сделано специально для защиты аккумулятора ts2.tech. В будущем, по мере совершенствования химии аккумуляторов (например, с появлением твердотельных батарей, которые изначально способны принимать заряд быстрее и с меньшим нагревом), мы можем увидеть еще более быструю зарядку, которая будет бережнее относиться к батарее. Но даже сейчас возможность полностью зарядить телефон за 5–10 минут — это революция в удобстве. Забудьте о ночной зарядке — подключите телефон, пока чистите зубы, и он готов к работе!
Рост популярности беспроводной зарядки (Qi2 и далее)
Проводные скорости впечатляют, но другой важный тренд — это полный отказ от проводов. Беспроводная зарядка существует в телефонах уже более десяти лет, но она становится всё более распространённой и постоянно совершенствуется. Сейчас всеобщее внимание приковано к Qi2 — новому стандарту беспроводной зарядки, который внедряется в 2023–2024 годах. Qi2 — это большое событие, потому что он напрямую основан на магнитной системе зарядки MagSafe от Apple ts2.tech, которая теперь принята в качестве отраслевого стандарта. Это означает, что у беспроводных зарядных устройств будет кольцо магнитов, которое фиксирует телефон в идеальном положении. Больше не нужно искать «правильное место» на площадке — магниты обеспечивают идеальное размещение телефона для оптимальной зарядки каждый раз ts2.tech. Apple представила MagSafe для iPhone в 2020 году, но с Qi2 все (включая Android) смогут использовать магнитное выравнивание. Консорциум Wireless Power объявил о Qi2 с поддержкой до 15 Вт (столько же, сколько у MagSafe) ts2.tech, а iPhone 15 в конце 2024 года стал первым устройством с официальной поддержкой Qi2 ts2.tech. Производители аксессуаров, от Belkin до Anker, уже выпускают зарядные устройства, совместимые с Qi2, которые будут работать с телефонами разных брендов ts2.tech.
Почему это важно? Во-первых, 15 Вт по беспроводной зарядке — это довольно быстро (не так быстро, как по проводу, но достаточно, чтобы полностью зарядить телефон за пару часов). Более того, Qi2 делает беспроводную зарядку более надёжной — вы не проснётесь с разряженным телефоном из-за того, что он был немного смещён на площадке ts2.tech. А магниты позволяют использовать новые аксессуары (например, магнитные внешние аккумуляторы, которые крепятся к телефону, автомобильные держатели с зарядкой и т.д.) между разными экосистемами. В будущем Qi2 прокладывает путь к беспроводной зарядке с большей мощностью. На самом деле, расширение стандарта, неофициально называемое «Qi2.2», уже тестируется для увеличения мощности беспроводной зарядки до 25 Вт ts2.tech. Одна компания продемонстрировала power bank Qi2.2, который может выдавать 25 Вт по беспроводной связи — что соответствует скорости, которую, по слухам, будет иметь новый 25-ваттный MagSafe-зарядник Apple для iPhone 16 ts2.tech. Так что можно ожидать, что скорость беспроводной зарядки будет постепенно расти, возможно, достигнув диапазона 30–50 Вт в ближайшие несколько лет. Некоторые производители Android, такие как Xiaomi и OnePlus, уже реализовали 50- или 70-ваттную беспроводную зарядку на некоторых моделях с помощью собственной технологии (часто с охлаждаемой вентилятором подставкой для зарядки). С Qi2 и далее такие скорости могут стать стандартом и быть доступны более широко.
В дополнение к стандартной беспроводной зарядке многие телефоны теперь поддерживают обратную беспроводную зарядку (также известную как беспроводной Power Share) ts2.tech. Эта функция позволяет вашему телефону самому выступать в роли беспроводного зарядного устройства для других гаджетов. Например, вы можете приложить кейс от беспроводных наушников или смарт-часы к задней панели телефона, чтобы подзарядить их от аккумулятора телефона. Это не очень быстро (обычно около 5 Вт) и не слишком эффективно, но в экстренной ситуации это очень удобно — по сути, превращая большой аккумулятор телефона в резервный power bank для ваших меньших устройств ts2.tech. Флагманы от Samsung, Google и других поддерживают это уже несколько поколений, и ходят слухи, что Apple может добавить такую функцию в будущие iPhone (некоторые iPad уже умеют заряжать Apple Pencil или другие аксессуары в обратном направлении) ts2.tech.
А затем есть по-настоящему футуристическое: зарядка по воздуху – зарядка телефона без какого-либо прямого контакта, даже через всю комнату. Звучит как научная фантастика, но компании уже работают над этим. Xiaomi продемонстрировала концепт под названием Mi Air Charge в 2021 году, который использует базовую станцию для передачи миллиметровых волн, способных заряжать устройства на расстоянии нескольких метров ts2.tech. Идея в том, что вы заходите в комнату, и ваш телефон начинает заряжаться фоново. Другая стартап-компания, Energous, уже давно говорит о радиочастотной зарядке “WattUp” для небольших устройств. По состоянию на 2025 год эти технологии все еще экспериментальные и сталкиваются с большими трудностями: очень низкая эффективность (представьте, что энергия передается по воздуху – большая часть теряется в виде тепла) и нормативные/безопасностные барьеры (никто не хочет, чтобы мощный радиопередатчик портил другую электронику или создавал риски для здоровья) ts2.tech. Так что пока не стоит рассчитывать полностью отказаться от зарядных устройств. Но сам факт существования прототипов зарядки по воздуху означает, что в долгосрочной перспективе нас может ждать зарядка везде, невидимо – ваш телефон будет подзаряжаться всякий раз, когда вы находитесь рядом с передатчиком, так что он никогда не будет полностью разряжаться в повседневном использовании ts2.tech.
На данный момент практические достижения в зарядке таковы: всё более быстрая проводная зарядка, минимизирующая время простоя, и более удобная беспроводная зарядка, которая становится безошибочной благодаря магнитному выравниванию. Вместе эти инновации делают поддержание заряда телефона проще, чем когда-либо. В ближайшие несколько лет сочетание твердотельной или кремниевой батареи плюс ультрабыстрая зарядка могут даже изменить наше поведение – вам не придется беспокоиться о ночной зарядке или тревоге из-за разряда, ведь несколько минут на зарядке (или на подставке) время от времени всегда восполнят заряд.
Устойчивость и вторая жизнь: более экологичные батареи и более длительное использование
По мере того как аккумуляторы смартфонов становятся более совершенными, параллельно ведется работа над тем, чтобы сделать их более экологичными и долговечными – как ради планеты, так и ради нас самих. Современные батареи содержат множество редких материалов (литий, кобальт, никель и др.), а добыча и утилизация этих материалов имеют экологические и этические последствия. Будущее аккумуляторных технологий – это не только производительность, но и экологичность и ответственность.
Переработанные материалы и этичные источники
Одна из главных тенденций — использование переработанных металлов в аккумуляторах для снижения зависимости от добычи полезных ископаемых. Например, кобальт является ключевым компонентом во многих литий-ионных катодах, но добыча кобальта связана с неэтичными условиями труда и вредом для окружающей среды. В ответ на это компании, такие как Apple, переходят на переработанные источники. Apple объявила, что к 2025 году все аккумуляторы, разработанные Apple, будут использовать 100% переработанный кобальт ts2.tech. Это значимое обязательство, учитывая масштаб Apple — оно вынуждает развиваться цепочку поставок восстановленного кобальта (из старых аккумуляторов, промышленного лома и т.д.). Аналогично, другие производители увеличивают долю переработанного лития, никеля и меди в своих аккумуляторах.Правительства тоже принимают меры. Европейский союз в 2023 году принял важный регламент по аккумуляторам, который устанавливает строгие цели: к 2027 году в перезаряжаемых аккумуляторах (например, в телефонах) должно содержаться не менее 16% переработанного кобальта и 6% переработанного лития, а также других материалов ts2.tech. Закон также требует «паспорт аккумулятора» — цифровой учет материалов и происхождения аккумулятора — и обязывает производителей собирать и перерабатывать большой процент аккумуляторов по окончании их срока службы ts2.tech. Важно, что ЕС потребует, чтобы в портативной электронике аккумуляторы были легко съемными к 2027 году ts2.tech. Это значит, что производителям телефонов придется разрабатывать аккумуляторы, которые можно будет легко заменить или извлечь (больше никаких аккумуляторов, намертво приклеенных внутри). Цель — упростить замену разряженного аккумулятора (продлевая срок службы телефона) и обеспечить, чтобы старые аккумуляторы можно было извлечь и переработать, а не выбрасывать на свалку. Уже сейчас мы видим возвращение к таким элементам дизайна, как язычки для вытаскивания и меньшее количество постоянных клеев в некоторых телефонах в ожидании этих правил.
С точки зрения потребителя, скоро мы можем увидеть в технических характеристиках телефонов гордое упоминание «X% переработанных материалов в аккумуляторе» или «100% без кобальта». На самом деле, некоторые компании уже перешли на альтернативные катодные химии, такие как литий-железо-фосфат (LFP), которые не используют кобальт или никель (распространены в электромобилях и теперь в некоторых электронных устройствах), чтобы решить проблемы с поставками. Устойчивое развитие становится преимуществом: к 2030 году вы, возможно, будете выбирать телефон не только по характеристикам, но и по тому, насколько экологичен его аккумулятор ts2.tech.
Более долгий срок службы и вторичное использование
Продление срока службы аккумуляторов имеет двойную выгоду: это хорошо для пользователей (не нужно так часто обслуживать или заменять аккумулятор) и для окружающей среды (меньше отходов). Мы обсуждали, как программные функции, такие как оптимизированная/адаптивная зарядка, помогают замедлить старение аккумулятора, избегая стресса от перезарядки. Функции в iOS и Android, которые приостанавливают зарядку на 80% или изучают ваш график, чтобы завершить зарядку прямо перед вашим пробуждением, могут значительно сохранить здоровье аккумулятора на протяжении многих лет ts2.tech ts2.tech. Аналогично, новые системы на базе ИИ, такие как адаптивная зарядка Google и Battery Health Assistant, фактически регулируют напряжение зарядки по мере старения аккумулятора, чтобы продлить его срок службы ts2.tech. В результате двухлетние телефоны должны сохранять больший процент своей первоначальной ёмкости, чем раньше. Типичный аккумулятор смартфона сегодня рассчитан примерно на 80% здоровья после 500 полных циклов зарядки ts2.tech, но с этими мерами пользователи сообщают, что аккумуляторы остаются выше 90% здоровья даже после года или двух использования — это значит, что вы получаете больше общей жизни аккумулятора до появления признаков деградации.
Несмотря на все усилия, ёмкость любого аккумулятора со временем неизбежно снижается. Традиционно это означало, что устройство становится электронным мусором или вы платите за замену аккумулятора. В будущем более простая замена (благодаря правилу ЕС) может позволить потребителям менять аккумуляторы в телефонах так же, как мы меняем батарейку в фонарике — продлевая срок службы устройства ещё на пару лет с новым элементом. Это не только экономит деньги (замена аккумулятора дешевле, чем новый телефон), но и сокращает количество электронных отходов.
Что насчет самих старых аккумуляторов? Все больше людей интересуются тем, чтобы дать им «вторую жизнь». Даже когда аккумулятор телефона уже не может надежно питать телефон (например, его емкость снизилась до 70% от исходной), он все еще может держать заряд. Инновационные проекты по повторному использованию направлены на то, чтобы брать такие вышедшие из строя аккумуляторы и использовать их в менее требовательных приложениях. Например, исследователи в Сеуле заметили, что люди обычно выбрасывают телефоны через 2–3 года, хотя срок службы аккумуляторов составляет около 5 лет thecivilengineer.org. Они предложили перепрофилировать использованные аккумуляторы телефонов как накопители энергии для светодиодных ламп на солнечных батареях в отдаленных районах thecivilengineer.org. В прототипе три выброшенных аккумулятора от смартфонов были объединены в блок примерно на 12 В для питания светодиодной лампы мощностью 5 Вт в течение нескольких часов ночью, заряжаемой от небольшой солнечной панели thecivilengineer.org. Такая установка может обеспечить дешевое освещение в автономных сообществах и одновременно повторно использовать аккумуляторы, которые в противном случае стали бы мусором — выигрыш для устойчивого развития и социальной пользы.В более крупном масштабе концепция аккумуляторов «второй жизни» уже реализуется с батареями электромобилей (отработанные автомобильные аккумуляторы используются для домашнего или сетевого хранения энергии). Для смартфонов это немного сложнее (ячейки маленькие и по отдельности не очень мощные), но можно представить себе киоски или программы по переработке аккумуляторов, где старые аккумуляторы от телефонов массово собираются для переработки материалов или объединения в аккумуляторные банки и т.д. Остаются некоторые проблемы: тестирование и сортировка использованных ячеек трудоемки, а новые аккумуляторы стали настолько дешевыми, что бывшие в употреблении часто неконкурентоспособны по цене bluewaterbattery.com bluewaterbattery.com. Кроме того, аккумуляторы для телефонов бывают разных форм и емкостей, что усложняет стандартизацию. Тем не менее, по мере роста экологического давления мы можем увидеть, как компании будут подчеркивать, что они ремонтируют и повторно используют аккумуляторы. Даже дизайн с возможностью разборки (облегчающий извлечение аккумуляторов) может способствовать как переработке, так и повторному использованию, как отмечают эксперты по устойчивому развитию bluewaterbattery.com.
Вкратце, будущее аккумуляторов для смартфонов связано не только с эффектными новыми технологиями – речь также идет о ответственности. Используя переработанные материалы, обеспечивая этические цепочки поставок, продлевая срок службы аккумуляторов с помощью более умного управления и планируя, что произойдет, когда аккумулятор выйдет из строя, отрасль движется к более циркулярной модели. Регуляторы подталкивают этот процесс, а потребители все больше осознают экологический след своих устройств. Надежда заключается в том, что через десятилетие аккумулятор вашего телефона будет не только дольше держать заряд, но и прослужит дольше на протяжении всего срока службы, а когда он исчерпает свой ресурс, его переработают в новый аккумулятор или продукт, а не отправят на свалку.Крупные производители: планы и слухи
Практически каждая крупная технологическая компания участвует в гонке за лучшие аккумуляторы. У каждого производителя смартфонов свой подход – одни делают ставку на осторожные улучшения, другие – на агрессивные инновации. Вот как основные игроки ориентируются в революции аккумуляторов:
- Apple: Подход Apple к аккумуляторам был консервативным, но ориентированным на пользователя. Вместо того чтобы гнаться за экстремальными характеристиками, они делают упор на надежность и долговечность. Например, Apple медленно внедряла очень быструю зарядку – только недавно iPhone перешли на зарядку мощностью ~20–30 Вт, что значительно отстает от некоторых конкурентов на Android, а их беспроводная зарядка MagSafe ограничена 15 Вт techxplore.com techxplore.com. Это отчасти сделано намеренно: Apple ставит в приоритет сохранение здоровья аккумулятора и обеспечение стабильного пользовательского опыта. В iOS реализовано продвинутое управление батареей (например, функция оптимизированной зарядки и мониторинг состояния аккумулятора), а Apple настраивает свои более компактные аккумуляторы так, чтобы они обеспечивали достойное время работы за счет оптимизации аппаратного и программного обеспечения. Тем не менее, Apple активно инвестирует в закулисье в аккумуляторные технологии следующего поколения. По сообщениям отраслевых источников, у Apple есть секретная внутренняя группа по исследованиям аккумуляторов. На самом деле, южнокорейский новостной ресурс (ET News) утверждал, что Apple разрабатывает собственные передовые конструкции аккумуляторов, возможно, планируя представить что-то новое примерно к 2025 году techxplore.com. Это может быть связано с более крупными проектами Apple – в частности, с предполагаемым Apple Car, которому потребуется прорывная аккумуляторная технология (твердотельные? сверхплотные батареи?), которая затем может быть использована и в iPhone, и в iPad. Apple также является лидером в реформировании цепочки поставок ради устойчивого развития (например, обязательство использовать переработанный кобальт) и одной из первых внедрила функции замедления зарядки и продления срока службы аккумулятора. Ходят слухи, что Apple изучает технологию многослойных аккумуляторов (способ укладки ячеек аккумулятора слоями для более эффективного использования внутреннего пространства) для будущих iPhone, а также, возможно, планирует использовать LFP (железо-фосфатные) аккумуляторы в некоторых устройствах, чтобы полностью отказаться от кобальта. Хотя Apple не говорит открыто о своих исследованиях и разработках в области аккумуляторов, можно ожидать, что они внедрят новые химические составы, как только они будут доказаны – возможно, в партнерстве с признанными поставщиками аккумуляторов или даже путем стратегических приобретений. И когда они совершат прорыв в аккумуляторах, скорее всего, будут продвигать это не с помощью технических терминов, а через пользовательские преимущества («работает на X часов дольше», «заряжается до 50% за Y минут» и т.д.).
- Samsung: Samsung, будучи как производителем устройств, так и имея аффилированные компании, такие как Samsung SDI (производитель аккумуляторов), глубоко вовлечена в инновации в области аккумуляторов. После инцидента с аккумулятором Galaxy Note7 в 2016 году (который преподал отрасли суровые уроки о безопасном расширении возможностей аккумуляторов), Samsung удвоила усилия по обеспечению безопасности и постепенным улучшениям. С одной стороны, телефоны Samsung не лидируют в сверхбыстрой зарядке — последние флагманские Galaxy заряжаются на мощности около 45 Вт, что скромно по сравнению с китайскими конкурентами. Вероятно, это осторожный выбор для обеспечения долговечности и безопасности. Но с другой стороны, Samsung делает большую ставку на технологии следующего поколения для прорыва. Компания уже много лет исследует твердотельные аккумуляторы и даже открыла пилотную производственную линию. Стратегия Samsung, по-видимому, заключается в следующем: сначала внедрить твердотельные технологии в небольших гаджетах, а затем масштабировать их. Генеральный директор компонентного подразделения Samsung подтвердил, что прототипы твердотельных аккумуляторов для носимых устройств находятся в разработке, с целью внедрения примерно в 2025 году ts2.tech. План (по сообщениям корейских СМИ) — твердотельный аккумулятор для смарт-часов к 2025–26 годам, и если всё пойдет хорошо, твердотельный Galaxy телефон к ~2027 ts2.tech ts2.tech. Твердотельная конструкция Samsung использует сульфидный или оксидный керамический электролит, и компания намекала на впечатляющую энергоёмкость и срок службы в ходе внутренних тестов. Также они исследуют возможность использования кремниевых анодов — возможно, Galaxy S25 или S26 тихо получат кремний в аккумуляторе для небольшого увеличения ёмкости (чтобы не отставать от конкурентов вроде HONOR) ts2.tech. Samsung также экспериментировала с графеном — несколько лет назад ходили слухи (и даже был твит от отраслевого инсайдера), что Samsung надеялась выпустить телефон с графеновым аккумулятором к 2021 году graphene-info.com. Этого не произошло, что показало: графен ещё не готов к массовому применению. Но у Samsung всё ещё есть патенты на графеновые аккумуляторы, и компания может удивить, если произойдет прорыв. В плане устойчивого развития Samsung реализует инициативы по сокращению содержания кобальта в аккумуляторах (переходя к более высокому содержанию никеля) и осведомлена о грядущих правилах ЕС по переработке ts2.tech. В целом, публичная дорожная карта Samsung предполагает постепенные улучшения сейчас (большая долговечность, немного более быстрая зарядка, возможно, чуть более ёмкие аккумуляторы в каждом поколении) и большой скачок позже (твердотельные аккумуляторы).
- Xiaomi, Oppo и китайский авангард: Китайские производители смартфонов были самыми агрессивными в освоении новых аккумуляторных технологий. Особенно выделяется Xiaomi, которая часто демонстрирует технологические новинки, попадающие в заголовки новостей — от упомянутой выше зарядки на 200/300 Вт до работы над твердотельными аккумуляторами. В 2023 году Xiaomi действительно продемонстрировала прототип твердотельного аккумулятора (в прототипе Xiaomi 13 с ёмкостью 6000 мАч) notebookcheck.net, позиционируя себя как лидера в освоении новых химических составов. Философия Xiaomi — «объявлять рано, часто дорабатывать». Хотя этот 6000 мАч твердотельный телефон пока не коммерческий продукт, это сигнализирует о намерении Xiaomi быть одной из первых компаний, выпустивших настоящий твердотельный аппарат на рынок. Xiaomi также делает ставку на быструю зарядку — их телефоны с зарядкой 120 Вт и 210 Вт (например, варианты серии Redmi Note) были одними из самых быстрых на момент выхода, и компания постоянно двигает границы возможного. Oppo (и её суббренд OnePlus) также были пионерами сверхбыстрой зарядки (VOOC/Warp Charge) и даже беспроводной зарядки высокой мощности (Oppo AirVOOC на 65 Вт). Эти компании обычно используют относительно традиционные аккумуляторы, но добиваются успеха за счёт инженерных решений — например, двухэлементных конструкций, специализированных зарядных насосов и даже электродов с добавлением графена для увеличения скорости. Они также часто первыми внедряют такие вещи, как кремниевые аноды — как отмечалось, флагманские линейки Xiaomi и Vivo в конце 2023/2024 годов перешли на кремниевые аккумуляторы от китайских поставщиков. Что касается дорожных карт: ожидайте, что Xiaomi и Oppo продолжат соревноваться в скорости зарядки (возможно, мы увидим коммерческую зарядку на 300 Вт через год-два, если удастся справиться с тепловыделением). Также они могут выпустить лимитированную серию телефона с новой химией аккумулятора (Xiaomi может сделать небольшую партию «твердотельных» телефонов в 2025–26 годах, если их прототипы будут развиваться). Неожиданным игроком может стать Huawei — несмотря на проблемы с поставками чипов, у Huawei сильное подразделение R&D, и компания уже заявляла о достижениях в области графена и других аккумуляторных технологий (в 2016 году они использовали графеновую плёнку для отвода тепла и однажды намекали на графеновые аккумуляторы, хотя это так и не реализовалось). Если Huawei снова сосредоточится на аккумуляторных технологиях, они могут удивить отрасль чем-то новым. В любом случае, китайские производители рассматривают аккумуляторы и зарядку как ключевые отличия — способ выделиться на переполненном рынке techxplore.com. Эта конкуренция выгодна потребителям по всему миру, потому что, как только одна компания доказывает безопасность и популярность технологии (например, 15-минутная зарядка), другие вынуждены подтягиваться.
- Другие (Google, OnePlus и др.): Смартфоны Google Pixel в основном следуют консервативному пути, как и Apple — умеренные размеры аккумуляторов, без безумной скорости зарядки (Pixel 7 поддерживал зарядку примерно на 20 Вт). Google, похоже, больше сосредоточен на оптимизации программного обеспечения (функции Adaptive Battery, которые изучают ваш стиль использования для продления времени работы и т.д.), чем на «сырой» аппаратной части батареи. Тем не менее, Google внедрил экстремальные режимы энергосбережения и делает ставку на ИИ для продления времени работы, а не на увеличение ёмкости. OnePlus, как уже упоминалось, находится под крылом Oppo и является лидером по быстрой зарядке (OnePlus 10T поддерживал зарядку 150 Вт, OnePlus 11 — 100 Вт и т.д.). По слухам, OnePlus собирается выпустить в США телефон с кремниево-анодной батареей (возможно, это будет OnePlus 12 или 13), поскольку сейчас большинство телефонов с кремниевыми батареями доступны только в Китае androidauthority.com.
В итоге, дорожная карта каждого производителя отражает баланс между риском и инновациями. Apple и Google склоняются к осторожности и долгосрочному пользовательскому опыту, Samsung инвестирует в долгосрочные прорывы, совершенствуя текущие технологии, а такие компании, как Xiaomi, Oppo, Vivo и HONOR, делают ставку на мгновенные инновации. Конкуренция в области аккумуляторов очень высока, и это отличная новость для нас. Это значит, что каждое новое поколение смартфонов приносит реальные улучшения — будь то телефон, который заряжается вдвое быстрее, работает на несколько часов дольше или просто меньше теряет ёмкость за год использования ts2.tech ts2.tech. Как отметил один из экспертов отрасли, наличие лучшей батареи теперь — ключевой способ выделиться среди схожих характеристик techxplore.com, поэтому у производителей есть мощная мотивация для реальных прорывов.
Проблемы и перспективы
При всех этих захватывающих новинках важно сохранять трезвый взгляд. Батареи — это сложно: они связаны со сложной химией и материаловедением, и прогресс часто идёт медленнее, чем обещает хайп. Глядя в будущее, стоит отметить ключевые проблемы и ограничения:
- Таймлайны: хайп против реальности: Мы видели, как оптимистичные прогнозы приходили и уходили. Например, ходили слухи, что графеновые батареи появятся в телефонах Samsung к 2020 году graphene-info.com – сейчас 2025-й, а их всё ещё нет. Твердотельные батареи называли «святым Граалем», который может появиться уже в середине 2020-х, но теперь кажется, что для телефонов это возможно не раньше конца 2020-х. Урок: на коммерциализацию прорывных технологий уходит время. Лабораторные результаты не всегда легко масштабируются для массового производства – при увеличении масштабов могут возникать новые проблемы. Поэтому, хотя дорожная карта на следующее десятилетие полна обещаний, стоит ожидать постепенных улучшений (прирост на 10–30%, шаг за шагом), а не одного резкого скачка в 10 раз в вашем следующем телефоне.
- Производство и стоимость: Многие новые технологии дороги или сложны в производстве. Как уже отмечалось, производство твердотельных батарей стоит в несколько раз дороже, чем литий-ионных сегодня ts2.tech. Графеновые материалы дороги и их сложно равномерно интегрировать usa-graphene.com. Даже кремниевые аноды, которые уже коммерциализированы, потребовали новых производственных процессов. Часто уходят годы на снижение стоимости и увеличение выхода новой аккумуляторной технологии. Вспомните, сколько времени понадобилось, чтобы литий-ионные батареи стали дешёвыми – десятилетия доработок и эффекта масштаба. То же самое будет и с твердотельными или литий-серными батареями: первые устройства могут быть дорогими или доступны в ограниченных количествах. Хорошая новость в том, что рынок потребительской электроники огромен, и по мере того как электромобили тоже будут внедрять эти технологии, масштабы производства увеличатся, а цены снизятся. Но в ближайшей перспективе ожидайте, что первый твердотельный телефон (например) будет довольно дорогим или в дефиците.
- Долговечность и деградация: Каждая новая химия должна доказать свою долговечность. Нет смысла в сверхвместительной батарее, если она значительно теряет ёмкость после 100 циклов. Литий-сера — яркий пример: потрясающая энергоёмкость, но исторически очень низкий срок службы ts2.tech. Исследователи решают эти проблемы (например, добавки для предотвращения «серного шаттла», защитные покрытия в твердотельных ячейках для предотвращения образования дендритов). Некоторые успехи обнадёживают — например, QuantumScape сообщила о твердотельных ячейках, которые сохраняли более 80% ёмкости после 800 циклов, и этот показатель продолжает расти. Тем не менее, любая новая батарея в телефоне будет тщательно проверяться на то, как она выдерживает 2–3 года ежедневной зарядки. Производители, скорее всего, будут осторожны, чтобы новые батареи как минимум соответствовали стандарту ~500 циклов = 80% ёмкости, которого ожидают потребители ts2.tech. Другой аспект долговечности — влияние быстрой зарядки: если постоянно подавать в батарею 200 Вт, износ может ускориться, если не контролировать процесс. Поэтому программное обеспечение так важно для управления кривыми зарядки и минимизации повреждений. Нам, как потребителям, возможно, тоже придётся менять привычки (например, использовать быструю зарядку только при необходимости, а ночью заряжать медленно для сохранения ресурса — некоторые телефоны позволяют выбрать этот режим).
- Безопасность: Нельзя забывать о безопасности. Чем выше энергоёмкость батареи, тем больше энергии заключено в небольшом объёме — что может привести к катастрофе при неконтролируемом высвобождении (пожар/взрыв). Инциденты вроде Note7 показали, что даже небольшая ошибка может привести к большим проблемам. У каждой новой химии свой профиль безопасности: твердотельные батареи считаются более безопасными (негорючими), но если используется металлический литий, при неправильной эксплуатации возможен тепловой разгон. Добавки графена могут улучшить охлаждение, но батарея всё равно хранит огромное количество энергии, которая может замкнуться. Производители будут тщательно тестировать новые батареи на сдавливание, прокалывание, нагрев и т.д., чтобы убедиться в соответствии стандартам. Ожидайте, что в телефонах появится большеуровневая система безопасности (датчики температуры, физические разъединители, клапаны давления) по мере экспериментов с более энергоёмкими ячейками ts2.tech ts2.tech. Регуляторы тоже будут внимательно следить — стандарты сертификации могут измениться для новых типов батарей. Идеальный вариант — распространение технологий вроде твердотельных, которые изначально снижают риск возгорания, делая устройства в целом безопаснее. До тех пор любая компания, внедряющая новую батарею, скорее всего, будет делать это очень осторожно (вероятно, сначала в одной модели, чтобы отслеживать работу в реальных условиях).
- Компромиссы в дизайне: Некоторые достижения могут потребовать изменений в конструкции. Твердотельный аккумулятор может пока быть не таким гибким или тонким, как современные литий-полимерные батареи, что поначалу может повлиять на форм-фактор устройства. Более высокая емкость часто означает более тяжелую батарею; производителям телефонов тогда приходится балансировать распределение веса. Если из-за регулирования вернутся сменные аккумуляторы, это может потребовать компромиссов в дизайне (например, отсутствие герметизации батареи может привести к потере тонкости или водонепроницаемости, если только инженеры не найдут хитрое решение). Мы можем увидеть некоторое возвращение к чуть более толстым телефонам или модульным конструкциям, чтобы учесть эти изменения. С другой стороны, если удвоится энергоемкость, возможно, телефоны станут тоньше или получат другие функции вместо простого увеличения времени работы. Это постоянный баланс между дизайном, временем работы и функциональностью.
- Воздействие на окружающую среду: Хотя мы стремимся к более экологичным технологиям, здесь тоже есть свои сложности. Если новые батареи используют меньше кобальта, но больше других материалов, нужно убедиться, что эти материалы добываются ответственно. Процессы переработки должны поспевать за новыми химическими составами — например, переработка твердотельной батареи может отличаться от переработки литий-ионной. Отрасли придется разрабатывать методы переработки для батарей с высоким содержанием кремния или серы, если они станут популярны. Регулирование ЕС в области аккумуляторов — хороший шаг в этом направлении, и мы, вероятно, увидим больший акцент на дизайне с учетом возможности переработки (например, более легкое извлечение ячеек). Еще одна проблема — энергозатраты на производство: некоторые из этих материалов (например, производство графена или высокочистых кремниевых нанопроводов) могут требовать много энергии, что может нивелировать часть экологических преимуществ, если не использовать чистую энергию.
Несмотря на эти трудности, эксперты остаются оптимистичными и считают, что мы движемся вперед устойчивыми темпами. Бен Вуд, руководитель исследовательского отдела CCS Insight, отметил, что рекордные суммы инвестируются в аккумуляторные технологии и что сейчас действительно «волнительное время для батарей» — прогресс идет сразу по многим направлениям techxplore.com. Но он также предупредил, что настоящая революция (например, телефон, который выдерживает две недели активного использования на одной зарядке) пока остается далекой перспективой, впереди «годы и годы» работы techxplore.com. Постепенные успехи будут накапливаться: здесь — прирост на 20%, там — зарядка на 30% быстрее, где-то еще — увеличение срока службы в 5 раз, — и в совокупности это будет ощущаться как революция, даже если не появится одна волшебная батарея за одну ночь.
Для потребителей будущее аккумуляторов для смартфонов выглядит многообещающе. В ближайшие несколько лет можно ожидать: универсального быстрого заряда (медленная зарядка уходит в прошлое), немного более долгой работы батареи с каждым поколением (за счет большей плотности и эффективности), а также батарей, которые служат дольше до замены (благодаря адаптивной зарядке и материалам, которые медленнее деградируют). Мы также увидим больший акцент на экологичности батарей — вы можете услышать о переработанном содержимом или о том, насколько легко заменить аккумулятор. И, возможно, к концу этого десятилетия на рынке появятся первые телефоны с твердотельными батареями или другими аккумуляторами нового поколения, что даст нам представление о действительно новой эре в аккумуляторных технологиях.
В заключение, скромная аккумуляторная батарея телефона переживает свою самую крупную трансформацию за десятилетия. Зарядка за минуты, работа на протяжении дней может звучать как слоган, но благодаря этим инновациям это становится всё более достижимым. От кремниевых анодов, которые уже увеличивают ёмкость современных батарей, до технологий твердотельных и графеновых, находящихся на горизонте, и скоростей зарядки, которые ещё несколько лет назад казались невозможными, — все эти достижения объединяются, чтобы переопределить наши ежедневные отношения с устройствами. В следующий раз, когда вы подключите телефон к зарядке, подумайте, что через несколько лет «подключать» его, возможно, уже не придётся — и беспокоиться о заряде батареи станет пережитком прошлого. Будущее аккумуляторов смартфонов — это не только большие цифры, но и принципиально новый опыт: больше свободы, больше удобства и более чистая совесть за технологии в нашем кармане. И это будущее стремительно приближается.
Источники: ts2.tech ts2.tech androidauthority.com notebookcheck.net ts2.tech techxplore.com ts2.tech thecivilengineer.org techxplore.com и другие, указанные выше.
