Майк Циммерман любит удивлять трюком – берет батарею из твердого полимера и вбивает в нее гвоздь. Ничего не происходит – именно это хорошо.
Речь о новой разновидности батарей, используемых в различных гаджетах, начиная от привычных всем телефонов. Сегодняшние литий-ионные батареи далеки от совершенства, что известно любому, кто следил за недавними проблемами Samsung. Жидкости, находящиеся в них, могут возгораться в случае какого-либо замыкания. И определенно не рекомендуется подвергать их испытаниям, к примеру вбивать в них гвозди.
Стартап Ionic Materials Майка Циммермана – одна из попыток укротить «пылкую натуру» батарей. «Мечтаю создать священный грааль твердых батарей», – говорит он. После четырех лет кропотливой работы Циммерман верит, что почти достиг цели.
Ionic Materials, впрочем, не единственная компания, которая пытается сделать что-то подобное. Интерес к твердым батареям ярко обозначился в сентябре прошлого года, когда агентство при Министерстве энергетики США, созданное для поддержки исследований энергетических технологий следующего поколения, объявило о 16 грантах, направленных на ускорение разработки технологий твердых батарей. В том числе Ionic Materials получила 3 млн долл.
Исторически батареи были заметным исключением в стремительном прогрессе компьютеризированного производства и хранения. На самом деле за последние 150 лет лишь немногое из химии перезаряжаемых батарей было принято для массового применения. «Эта задача – серьезное испытание, – говорит Илан Гур, директор Cyclotron Road, проекта поддержки инноваторов в области энергетики Национальной лаборатории Lawrence Berkeley, Калифорния. – Совершенствовать химию батареей очень сложно». Еще в 1883 году изобретатель Томас Эдисон говорил что-то подобное.
Последний прорыв случился 18 лет назад, и это были литий-ионные батареи
Создатели современной электроники не более оптимистичны. «Единственный прорыв в технологиях производства батарей случился на моей памяти более 18 лет назад, и это были литийионные батареи»,– говорит Тони Фаделл, инженер-электромеханик, возглавлявший разработку iPod и iPhone в Apple до создания им компании Nest, производителя домашних термостатов.
Литий-ионные батареи, выпущенные на рынок компанией Sony в 1990 году, обладали преимуществами по сравнению с существовавшими тогда никель-кадмиевыми батареями: были более компактными, лучше перезаряжались. Но у них были проблемы, которые нередко приводили к необходимости массового отзыва товаров с рынка. В 2006 году это коснулось 4,2 млн ноутбуков – в то время это был самый крупный отзыв потребительской электроники. Спустя 10 лет отзыв передового смартфона Samsung Galaxy Note 7 опять вернул в сводки новостей воспламеняющиеся батареи. Специалисты полагают, что причиной поломки стало стремление компании создать сверхтонкий блок питания. Сделать это, работая с существующей технологией, сложно – использование жидких электролитов является изначальным изъяном литий-ионных батарей.
Давно уже идут поиски альтернативного материала. Оптимизм вызывали новые твердые полимеры, которые могли бы заменить жидкие электролиты, но они не дошли до коммерциализации, за исключением литий-полимерных батарей, используемых французским производителем электроавтомобилей Bolloré. Но данная технология не работает при комнатной температуре – нужен разогрев. Устранение этого недостатка лишь одно из потенциальных преимуществ, достигнутых Ionic Materials. Новый полимер, полученный компанией, обладает способностью переносить ионы между катодом и электродом батареи даже лучше, чем это удается жидким электролитам.
Достигнутый прогресс заставил поверить в то, что батареи в конце концов могут переродиться в нечто принципиально новое. «Мы живем в золотой век развития химии, которого не наблюдалось, может быть, 30–40 лет с последнего энергетического кризиса, – говорит Пол Альбертсон, руководитель проектов агентства передовых исследований в области энергетики Министерства энергетики США. – Сейчас самое захватывающее время».
Антон Собченко
