Що таке літій-сірчані акумулятори?

Звичні літій-іонні батареї досягають своєї межі, і виробники шукають більш ефективні, дешеві та екологічні альтернативи. Головним претендентом на роль нового стандарту стають літій-сірчані акумулятори (Li-S). Ця технологія обіцяє теоретичну щільність енергії до 2600 Вт-год/кг — це приблизно в п’ять разів більше, ніж у літій-іонних аналогів. Крім того, сірка — один із найпоширеніших елементів на Землі і часто залишається дешевим побічним продуктом нафтопереробки.

Які переваги літій-сірчаних батарей?

На відміну від літій-іонних батарей, де іони просто переміщуються між шарами матеріалів (інтеркаляція), у літій-сірчаних відбувається повноцінна хімічна реакція. Під час розряду літій реагує з сіркою, утворюючи сульфід літію і вивільняючи енергію. Кожен атом сірки здатний прийняти два іони літію, тоді як у традиційних батареях на один атом припадає менше одного іона. Це і забезпечує колосальний приріст ємності. При цьому АКБ виходять легшими, що критично важливо для електромобілів і авіації.

Крім високої щільності енергії, літій-сірчані батареї виграють у ціні та екологічності. Вони не вимагають дорогого і проблемного кобальту або нікелю. Виробництво таких акумуляторів може мати на 60% менший вуглецевий слід. Безпека також на висоті: сірчаний катод не горить, що знижує ризик теплового розгону.

Які проблеми існують у літій-сірчаних батарей?

Однак технологія поки що не ідеальна. Основною перешкодою для масового застосування залишається так званий “полісульфідний човниковий ефект”. У процесі роботи проміжні продукти реакції розчиняються в електроліті та мігрують між електродами, викликаючи паразитні реакції. Це призводить до швидкої втрати ємності та саморозряду. Через це ресурс літій-сірчаних батарей поки що обмежений 300-500 циклами, тоді як літій-іонні витримують понад 1000. Також сірка погано проводить електрику, і під час розряду вона розширюється в об’ємі до 80%, що може механічно руйнувати структуру батареї.

Які перспективи впровадження літій-сірчаних батарей?

Незважаючи на складнощі, прогрес іде швидко. Компанії на кшталт Lyten і Zeta Energy вже працюють над комерційними прототипами і планують запуск заводів. Очікується, що літій-сірчані батареї почнуть з’являтися в комерційних електромобілях до 2028-2030 років, а в дронах і спецтехніці — ще раніше.

Раніше повідомлялося, що батареї для електромобілів стануть “невбиваними”. Хоча літієві батареї сьогодні зустрічаються в усій побутовій електроніці, у них є великий недолік — вони легко запалюються. Схоже, що тепер це перестане бути проблемою.

Ящик із купою різних зарядних блоків і кабелів — знайома картина для багатьох. Часто ми користуємося першим-ліпшим адаптером, не замислюючись, чи підходить він нашому пристрою. Але щоб уникнути проблем, стане в пригоді розуміння взаємозв’язку між напругою, силою струму і потужністю.

Яка роль напруги (V) у зарядці?

Напруга, що вимірюється у вольтах (V), визначає різницю потенціалів, яка змушує електричний струм текти по ланцюгу. Для безпечної експлуатації вкрай важливо, щоб вихідна напруга зарядного пристрою відповідала вхідній напрузі, на яку розрахований гаджет. Використання адаптера з істотно вищою напругою може призвести до виходу з ладу внутрішніх компонентів пристрою. Навпаки, недостатня напруга не дасть змоги запустити процес заряджання або зробить його неефективним.

Яка сила струму (A) потрібна для швидкої зарядки?

Сила струму вимірюється в амперах (A) і характеризує обсяг електричного заряду, що проходить через провідник. Цей параметр безпосередньо впливає на швидкість заряджання. У цьому разі допустимо використовувати блок живлення із силою струму, що перевищує вимоги пристрою. Контролер живлення в смартфоні або планшеті обмежує споживання струму до необхідного рівня. Наприклад, пристрій, розрахований на 2А, можна безпечно підключати до адаптера на 3А. Однак використання зарядки з меншою силою струму, ніж потрібно, призведе до значного уповільнення процесу або неможливості зарядити пристрій під навантаженням.

Що таке потужність (W) і стандарт USB-PD?

Потужність вимірюється у ватах (W) і вважається множенням напруги на силу струму. Цей показник часто використовується для маркування сучасних швидких зарядок. Універсальний стандарт USB Power Delivery (USB-PD) дає змогу зарядному пристрою та ґаджету обмінюватися даними та узгоджувати оптимальні параметри заряджання (напруга та струм). Завдяки цьому потужний блок живлення (наприклад, 65 Вт) може безпечно заряджати менш вимогливі пристрої, автоматично знижуючи вихідну потужність до безпечного рівня. Однак для досягнення максимальної швидкості зарядки на смартфонах деяких брендів (Samsung, OnePlus, Huawei) може знадобитися підтримка пропрієтарних стандартів, таких як Quick Charge або SuperCharge.

Словом, якщо, наприклад, з новим телефоном не йде зарядка в комплекті, краще докуповувати фірмовий адаптер від того ж виробника. Як правило, в характеристиках моделі вказується бажана потужність і підтримувані стандарти живлення. Також важливо враховувати пропускну здатність кабелю. Дешеві або невідповідні специфікаціям кабелі можуть стати обмежувальним фактором, не даючи змоги передати високу потужність від блока живлення до пристрою, навіть якщо обидва підтримують швидку зарядку.

Раніше повідомлялося, як правильно заряджати акумулятор смартфона, щоб він не “помер” завчасно. Виробники смартфонів, такі як Apple, Samsung, Google, Huawei, рекомендують використовувати вбудовані функції, що дають змогу оптимізувати заряд батареї і тим самим продовжити термін її служби.