Компания Samsung будет использовать графеновые батареи в своих смартфонах уже в 2021 году



    Компания Samsung готовит к релизу смартфон с батарейной технологией, которая позволит ему полностью зарядиться менее чем за полчаса.

    В ноябре 2017 года компания Samsung заявила о том, что инженеры исследовательского подразделения Samsung Advanced Institute of Technology успешно синтезировали графеновые элементы («графеновые шарики»), которые благоприятно влияют на работу литий-ионных батарей, повышая их емкость на 45%, а скорость зарядки увеличивается в пять раз, ведь графен «в 100 раз эффективнее проводит электричество, чем медь», передает энергию «в 140 раз быстрее», чем кремний, что делает его «идеальным материалом для быстрой зарядки».

    Ссылка на научную статью «Graphene balls for lithium rechargeable batteries with fast charging and high volumetric energy densities» от инженеров Samsung Advanced Institute of Technology.



    Затем эти «графеновые шарики» инженеры применили в катоде и аноде литиево-ионной батареи, что позволило серьезно улучшить ее качества. В компании Samsung запатентовала эту новую технологию в Южной Корее и США.

    Благодаря новым графеновым элементам аккумуляторы смартфонов Samsung получилось зарядить в несколько раз быстрее — от 0% до 100% потребовалось всего 12 минут. Для сравнения, обычные аккумуляторы схожей емкости потребуют от одного до двух часов (примерно 3000 — 5000 мАч) для полной зарядки.

    И вот, в августе 2019 года у издания Business Insider со ссылкой на авторитетного блогера Эвана Бласса, известного своей осведомленностью относительно предстоящих мобильных новинок, появилась информация о том, что компания в Samsung готовят к релизу смартфон с батарейной технологией с графеновыми элементами, которая позволит ему полностью заряжаться менее чем за 30 минут.

    Почти во всех современных смартфонах и планшетах установлены традиционные литий-ионные аккумуляторные батареи, которые можно зарядить до 100% примерно за полтора часа (при условии, что в них реализована технология быстрой зарядки, такая как Qualcomm Quick Charge, Huawei SuperCharge или Oppo VOOC).

    Например, флагманский планшетофон Galaxy Note10, недавно анонсированный Samsung, поддерживает быструю зарядку мощностью 45 Вт, что позволяет его аккумуляторной батарее емкостью 4 300 мА*ч зарядиться до 100% менее чем за шестьдесят минут.

    В компании Samsung уже располагают реальным устройством с новой аккумуляторной батареей на основе графена, а инженеры ее исследовательского подразделения сейчас работают над повышением ее мощности и снижением производственных затрат на производство компонентов батареи.

    Тем более, что аккумуляторные батареи на основе графена, емкость которых равна литий-ионным аналогам, обладают:

    — значительно более компактными размерами;

    — определенным уровнем гибкости, что может оказаться весьма полезным при проектировании складных смартфонов и гаджетов.

    Инженеры компании Samsung считают, что переход на аккумуляторные батареи на основе графена позволит увеличить уровень емкости батарей мобильных устройств на 45%.

    Ожидается, что будущий смартфон Samsung сможет заряжаться вдвое быстрее за счет аккумуляторной батареи на основе графена и выйти такая новинка сможет в 2020 или 2021 году.

    «Литий-ионные батареи… неоптимальны, — написал Эван Бласс. — Samsung надеется выпустить по крайней мере один смартфон в следующем или 2021 году, как мне сказали, у которого будет графеновый аккумулятор».
    Поделиться публикацией

    Комментарии 55

      +14
      Печально, что у быстрой зарядки приоритет над большей ёмкостью.
      Сейчас у меня телефон заряжается 40 минут и работает сутки в моём режиме использования, снижения времени до 12 минут не почувствую — заряжаю ночью.
      А увеличение работы до 2 суток — мог бы почувствовать и проголосовать деньгами.
        0
        Дело в беспроводной зарядке, если у вас в окружении будут беспроводные зарядки, то вы сможете не ставить вообще телефон на зарядку по ночам. Даже если вы уснули и забыли зарядить телефон ночью — с утра пока вы завтракаете он зарядится. На работе пока вы заняты — он зарядится.
        2 суток работы и зарядка более 1 часа — это беда. Дали чуть больше нагрузку и вот у вас уже 1.5 суток, а вы где то в пути. Куда разумнее делать так, чтобы 10-15 минут полная зарядка и гарантированно чтобы у вас хватило времени от одной быстрой зарядки до другой.
        Если беспроводные зарядки будут встроены в стол, то вы сможете просто класть на стол всю портативную технику (да даже ноутбук) и оно будет заряжаться пока там лежит.
          +1
          зарядка впятеро быстрее — это впятеро большая мощность зарядки, выход на 100-200Вт. В беспроводном варианте становится уже интересно… можно чай заодно на ней кипятить.
            0
            Так ведь еще лучше! И чай и аккум!
            /sarcasm
            +2
            Я бы предпочёл иметь запас по автономной работе, а не обязательное окружение беспроводных зарядок везде.

            Если телефон станет держать два дня, это станет для меня огромным плюсом, так как он не разрядится даже в случае повышенного расхода, либо в экстренной ситуации его хватит на три дня или более. Заряжать повседневно я его всё равно по ночам буду.
              +1
              Дело в беспроводной зарядке, если у вас в окружении будут беспроводные зарядки

              Все поверхности будут превращены в беспроводные зарядки или они научаться заряжать на расстоянии нескольких метров? Первое избыточно, они не бесплатные, а второе… Кроме потери энергии с расстоянием, насколько я понимаю, есть проблема создаваемых электромагнитных помех — глушит связь.

              В любом случае, проблема все равно надуманная. Миллиард проданных устройств, а желающих пользоваться кнопочными «живучими» телефонам позапрошлого поколения не особо-то и много, да и производители не пытаются конкурировать в этом параметре. Интернеты может не читают…
                0
                У xiaomi есть коврики для мыши с беспроводной зарядкой, подумывал раньше взять на работу :) А так да, перестал ставить телефон на ночь заряжаться имея дома и на работе беспроводные 20W-ные зарядки (с 0 до 90% меньше чем за час).
                  0

                  Если у вас андроид-авто, то можно и так не ставить на зарядку, которая нужна раз в пару дней (можно ставить ради обновления раз в неделю), но удвоенная ёмкость аккумулятора всё равно полезнее, особенно если есть возможность оказаться там, где нет беспроводных зарядок (а то и столов).

                  0
                  Хм, у меня тоже такой режим использования: ставлю телефон на зарядку перед сном, за это время он точно успевает зарядиться.

                  Разве что иногда бывает, что надо срочно куда-то бежать, а под конец дня заряд батареи критически низок, или банально ночью штекер выпал из разъёма. Тогда быстрая зарядка пригодилась бы, но у меня телефон в неё не умеет, приходится обходиться внешним павербанком.

                  Полагаю, размер батареи больше ограничен физическими размерами, чем скорость зарядки: делали бы все они телефоны толще на пару-тройку миллиметров, никто бы не заметил. А ёмкость увеличилась раза в полтора, если считать у батареи толщину в 6-7 мм.
                    0

                    Тоже ненавижу литий. Не хочет, зараза, повышать свою энергоемкость.


                    А если серьезно — что могут, то и улучшают, потому что попытки увеличить емкость приводят к очень быстрой деградации, да и увеличение не то чтобы значительное, а менять литий попросту нечем — мы уперлись в физический предел химических аккумуляторов. Дальше только переходить на другие принципы работы, но ядерная энергетика не зашла, синтез еще не освоили даже в большом масштабе, а компактные водородные топливные ячейки вызывают сомнения… Граната в кармане — такое себе.

                      +1
                      а менять литий попросту нечем — мы уперлись в физический предел химических аккумуляторов.

                      Можно пруф?
                        0

                        https://en.m.wikipedia.org/wiki/Energy_density


                        Тут есть таблица по энергетической емкости и остальные энергоносители требуют иных подходов к извлечению энергии, но не спорю что комбинации лития с чём-то могут повысить емкость. А вот почему именно литий как основа чуть ли не физический придел не могу найти пруфов, так что скорее всего погорячился. Самому было бы интересно почитать

                          +1
                          Погорячились, но не ошиблись. Чтобы иметь возможность больше запасать в кислотном аккумуляторе — нужно быть ещё более щелочным — а дальше лития идти некуда.
                          Вот тут, в комменте чуть ниже, есть ссылка на более подробный разбор.

                          Некоторый улучшайзинг, как в литий-серных или алюминиево-кислородных, приводит к резкому росту пожароопасности — почти до непреодолимого уровня. Плюс другие проблемы.
                          Возможно, будет когда-нибудь аккумулятор на заметно другой схеме химических реакций, но — не скоро, очень не скоро. Пока возможны только улучшения в электролите и материале электродов. По электролиту много говорят про «твёрдый» электролит, но практического выхода не видно. По электродам — ну, вот, как Самсунг обещает.
                        +1
                        На литие еще, как минимум, линий-серные аккумуляторы разрабатывают. У которых весьма неплохие теоретические характеристики, но серийного производства пока нет, есть множество проблем с этим, которые решаются потихоньку.

                        Если получится, то будет минимум двукратное увеличение удельной емкости (в теории до 8 раз) по сравнению с литий-ионными.
                          0

                          Насколько я знаю, они лет 15 никак дальше лаборатории не выдут. И опять же они базируются на литии, так что скорее они позволяют эффективнее использовать энергию, запасённую в нем, только приближаясь к его теоретическому пределу.

                            0
                            В недавней статье были какие-то цифры, вроде бы, имеющие к этому отношение:
                            Химические источники тока основаны на окислительно-восстановительной реакции между элементами. В периодической таблице существует всего 90 природных элементов, которые могут участвовать в такой реакции. Так вот, литий оказался металлом с предельными характеристиками: самой низкой массой, самым низким электродным потенциалом (–3,05 В) и самой высокой токовой нагрузкой (3,83 А·ч/г).

                            Литий является лучшим активным веществом для катода из существующих на Земле. Использование других элементов может улучшить одну характеристику и неизбежно ухудшит другую.
                            К сожалению, я совершенно не в теме, так что прокомментировать никак не могу.
                        0
                        Но ведь в статье же написано:
                        аккумуляторные батареи на основе графена, емкость которых равна литий-ионным аналогам, обладает:
                        — значительно более компактными размерами;

                        А это значит, что при использовании новых батарей будет именно то, что вы хотите: заряжаться будет все так же долго, (ибо батарея станет значительно более емкой при том же размере), зато и работать телефон будет тоже значительно дольше (ибо размер батареи останется тем же).
                        Ну, или, как обычно, уменьшат толщину телефона, оставив емкость батареи той же, но сделав ее значительно более тонкой.
                          0
                          Ключевые, на мой взгляд, слова «ожидается» и «инженеры считают».
                          Менеджеры могут посчитать иначе, ну а топы и вовсе наоборот.
                          В начали 2000х, если верить старому журналу, инженеры IBM делали прототип процессора с частотой в 200ГГц, работавший около абсолютного нуля, и опять-таки, считали, что выход на рынок близок.
                            0
                            Я прошу прощения, но мощность на 3 порядка и зарядка на 40% быстрее — это не одно и тоже.
                          0
                          А увеличение работы до 2 суток — мог бы почувствовать и проголосовать деньгами.
                          Но ведь в статье
                          графеновые элементы («графеновые шарики»), которые благоприятно влияют на работу литий-ионных батарей, повышая их емкость на 45%

                          Что тоже неплохо.
                            0
                            Там столько «может» и «возможно», что я понял «выпустим сначала с быстрой зарядкой, а потом, возможно, и более ёмкие/гибкие»
                          0
                          Так же как-то не указано про количество циклов разряда-заряда…
                          Как бы не вышло что заряжается 12 минут, но только 100 раз…
                            0

                            в статье (англ) же есть про ~80% после 500 циклов

                              +1
                              Т.е. судя по вики чуть хуже нежели простой литий: число циклов заряд/разряд до снижения ёмкости до 80 %: 600
                              Так же в статье не указана глубина разряда, что достаточно сильно влияет на продолжительность жизни того же лития

                              Ну что же, посмотрим как оно будет на реальном устройстве.
                                0
                                Т.е. судя по вики чуть хуже нежели простой литий: число циклов заряд/разряд до снижения ёмкости до 80 %: 600

                                Уже устал повторять, что для лития число циклов разряда/заряда может отличаться на порядки в зависимости от подобранной химии. 600 циклов из википедии — это не физическое ограничение, а просто типовая характеристика химии литиевых аккумуляторов в консьюмерской электронике, где больше и не нужно.
                                Для сравнения в батареях для электромобилей число аналогичных циклов достигает 2000. В батареях для energy storage — минимум 4000. И все это для батарей на литии.

                                  0
                                  Спорить не стану, лишь поинтересоваться хочу, можно пример литиевой АКБ на авто? Если честно не встречал…
                                  Или речь идёт о спайках из 18650 аля тесла?

                                  Просто интересно было, графен представляют как новую технологию которая спасёт мир, но как-то не верится что всё так гладко как на бумаге, мол одни плюсы…
                                    0

                                    Nissan Leaf 2019, например. Там стоит литий-ионная батарейка на 40кВтч, производитель гарантирует 70% емкости после 160000км. Если считать, что одного цикла заряда хватит на 200км, то таких циклов она должна выдерживать не менее 800 и это только гарантия.

                                      +1
                                      Спасибо, выглядит вполне интересно.

                                      Вы случайное не в курсе, автопроизводители смотрят в сторону графена?
                                      (тут скорость зарядки более критична как мне кажется) или какие-то факторы не дают рассматривать графеновый аккумуляторы для авто?
                                        0
                                        Они смотрят во все стороны, по крайне мере, те кто хотят. И графен и суперконденсаторы.
                                          0

                                          Смотрят-то он везде, но что реально сегодня возможно?


                                          Тут же много факторов:


                                          • Цена, наверное, кусается. В электромобиле стоимость батареи относительно общей себестоимости скорей всего более существенна, чем в мобильном телефоне.
                                          • Физические условия в телефоне и автомобиле очень сильно различаются, взять хотя- бы рабочие температуры.
                                          • даже Самсунг пока планирует выпустить только одну модель телефона на графене, а не сразу переводит на него все свои телефоны. Значит есть риски и это позволяет ограничиться небольшими объемами поставок. А представьте себе автомобиль на графене, где объемы поставок будут в сотни раз больше. Тут надо отдельную фабрику сразу строить, а все еще есть риск, что не взлетит. Поэтому они будут ждать.
                                          • как я уже выше сказал, сегодня для лития в автомобильном применении 800 циклов заряда — это раз плюнуть, только гарантия закончилась. А для графена это все еще физический максимум?
                                            0
                                            Как выше писал KinsleR — «в статье (англ) же есть про ~80% после 500 циклов»
                                            , т.е. 800 циклов вроде не будет физическим максимумом для графена?

                                        0
                                        del
                                          0
                                          как-то не верится что всё так гладко как на бумаге, мол одни плюсы…


                                          Я так понимаю, никто толком влияние графена на здоровье людей не исследовал. Вполне может оказаться сильным канцерогеном, как тот же асбест.
                                  +1
                                  4 300 мА*ч зарядиться до 100% менее чем за шестьдесят минут

                                  Если это с нуля, при батарее примерно того же размера и без прочих неочевидных недостатков вроде снижения срока службы, то это чертовски круто!



                                  Немного оффтопик:
                                  Кстати, а объясните мне, пожалуйста, как антимонопольное законодательство стыкуется с патентным?

                                  Например, запатентовал самсунг свою батарею, запретив тем самым применение графеновых шариков (фуллеренов?) в литий-ионных батареях, и начал налево и направо продавать свои новые батареи. (Если нельзя запретить применение, то запатентовал определённый техпроцесс в общих чертах)

                                  Его новые батареи превосходят старое поколение по всех характеристикам, кроме цены, ибо производитель её установил значительно более высокой, чем себестоимость материалов, производства и R&D.

                                  Создав конкуренцию производителю, можно снизить стоимость новых батарей до приемлимого уровня, но новый производитель не может производить патентованные технологии.

                                  Что в такой гипотетической ситуации предписывает делать абстрактное антимонопольное законодательство?
                                    0
                                    Патент на технологию как раз и закрепляет монополию на использование содержимого в течение срока действия. Монополия может быть нарушена легально только самим владельцем патента путём выдачи лицензий на использование конкурентам.
                                      0
                                      Патент по определению это легитимизированная монополия.
                                        +2
                                        Вот если производитель сумеет захватить половину рынка аккумуляторов вообще — тогда и можно будет антимонопольщиков звать.
                                        А ваш пример эквивалентен «монополии» на самолёты Боинг-737, так как никто кроме Боинга их не строит.
                                          –1
                                          Патент как раз означает, что кто угодно может использовать данную технологию, если договорится с владельцем патента. А если владелец заломит нереальные условия, то можно судиться. Чтобы никто не заиспользовал данную технологию — надо держать её в секрете, а не патентовать.
                                            0
                                            На каком основании вы будете судиться с владельцем патента, если я заломлю нереальные условия?
                                              0
                                              Можно утвержать, что вы патентный тролль, можно реализовать патент чуть по-другому и доказывать, что это не ваш патент, а совершенно другое решение, можно найти страну, где другое патентное законодательство и там всё делать.
                                              А потом долго и упорно судиться, кидаясь какашками друг в друга.
                                              Вопрос в стоимости лицензирования патента и возможной прибыли от него.
                                          +5
                                          В электромобилях снижение времени зарядки намного больше бы пригодилось.
                                            0
                                            Но какими токами тогда заряжать автомобиль? Т.е. скорость конечно важна, но пока таких зарядок дома например не получить… по 220 вольтовой от розетки по прежнему заряжаться будет очень долго.
                                              0
                                              Добавлю чисел к вашему комментарию. Норма для физлиц в России — 15 кВА, что выражается в максимум 75А. В эти рамки вписывается отдельный автомат для зарядки максимальным номиналом C64, что с учётом длительного характера ограничивает мощность до 10 кВт.
                                                0
                                                У вас АЗС есть в кладовке? Тогда почему такие мощности обязательно должны быть дома? Есть отдельные зарядные станции, там как раз есть такие мощности. А дома — да, долго, но можно.
                                                  +1

                                                  500 Ампер при 800 Вольт постоянного тока вас устроит? Это мощность на конце зарядного провода современной электрозаправки. При такой мощности вы зарядили бы авто на 500км пробега примерно за 15 минут, если бы у вас был соответствующий аккумулятор.


                                                  Сразу предупрежу следующий вопрос — нет, провод не толщиной со слоновий хобот, а тоньше, за счет водяного охлаждения. Кабель уже можно свободно купить, называется Phoenix Contact EV-T2HPCC-DC500A-5,0M50ECBK11, проводит 500А при 1000В.

                                                –2
                                                Нужно было просто лицензировать графен-магниевые аккумуляторы у Новых технологий Сибири, они уже на серию в этом году хотели вроде выводить: nauka.vesti.ru/article/1211101
                                                  0

                                                  Судя по ихнему сайту, это лохотрон.

                                                  +1
                                                  Увеличат емкость на 45% и уменьшат размер. Телефон станет еще тоньше, но жить все те же 12 часов.
                                                    +6
                                                    То есть телефоном в критичной ситуации можно будет резать не только хлеб, но и твёрдый сыр? Великолепно, именно для этого мне и нужен телефон! Жду в новостях «мальчик неудачно упал с телефоном в руке и отрезал себе пальцы» /sarcasm
                                                      0
                                                      Почему только пальцы? Телефоны будущего будет минимум десять дюймов, вполне заменят гильотину.
                                                    0
                                                    Не понимаю зачем они это делают. То вшивают в телефон с расчетом на то, чтобы выбрасывать телефон вместе с батареей. Логично было бы уменьшать стоимость батарей и урезать их жизненный цикл. А здесь, получается, что батарея будет более продвинута, её стоимость нужно будет отбить… то есть, это будет сделано за счет пользователей, которым, опять же, нужно будет выбрасывать телефон через 2 года, потому что не новый, но при этом там батарея будет в отличном состоянии. Если бы с этой новостью шла другая, что они будут перерабатывать эти телефоны с такими батареями… В целом круто, мощности растут… энергии всё больше нужно. Но, было бы не плохо, если бы еще работы над энергоэффективностью. Но, это значительно сложнее.
                                                      0
                                                      Во всех новостях громкие заголовки «графеновая батарея», включая эту. Хотя на самом деле это тоже литий-ионная батарея, просто с графеновыми шариками на электродах. То есть тут нет ничего принципиально нового. Эволюция вместо революции. Разные электроды пробуют все кому не лень. Похожие принципы уже лет тридцать известны. Например, в 1989 году была предложена батарея с графитовыми электродами. Которая да, заряжается в 20 раз быстрее обычных Li-ion.
                                                        0
                                                        А не знаете, почему она в массы не пошла?
                                                          0
                                                          Увы, никакой информации нет. Наверное как обычно, проблемы какие то появились при реализации, может характеристики оказались хуже ожидаемых или повышение цены непропорциональной улучшению. Например в одном из более поздних патентов рассказывается про рост дендритов из лития, которые разрушают батарею. Проблема то давно известная ещё на примере первых литиевых аккумуляторов, но тут почему то встала опять в полный рост.
                                                        +1

                                                        Это хорошо, но где давно анонсированные графеновые презервативы?

                                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                        Самое читаемое