Інновації

16 листопада 2021, 07:03

НВ Преміум

В Україні розробляють революційні графенові батареї. Що це таке і чому вони змінять світ

Графен з’явився нещодавно, проте за останні кілька років його потенціал виріс настільки, що його вже називають матеріалом майбутнього. Він постійно потрапляє до різних списків інновацій, які змінять наше майбутнє — і не просто так, адже потенціал його використання досить широкий.

Експерти прогнозують, що обсяг графенового ринку може значно зрости вже найближчими роками, а самому матеріалу пророкують велике майбутнє в різних напрямах — від одягу до різних виробництв, проте найбільше сподівань на нього покладають в електроніці.

Наша техніка постійно покращується — екрани передають все більше кольорів, а 4К-відео вже нікого не дивує; камери в смартфонах стають ледь не заміною дзеркалкам, а щоб пограти в Call of Duty чи PUBG, вже давно не потрібно купувати собі дорогий комп’ютер чи консоль із телевізором.

Проте, хоч як би розвивалася наша техніка, акумулятори, здається, завмерли в часі. Причому, не тільки в смартфонах, а й у електрокарах чи медичному обладнанні — практично скрізь використовують літій-іонні батареї, які якщо й не досягли свого піку, то застигли в певній критичній точці свого розвитку, через що майбутнє поліпшення виключно цієї технології стає дуже складним.

Що не так з літій-іонними акумуляторами?

Передплатіть, щоб прочитати повністю

Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою

Передплатити
Перший місяць 1 ₴. Відмовитися від передплати можна у будь-який момент

Вони недовговічні. Ви ж помічали, як ваш смартфон починає швидше розряджатися з часом? Не міняйте батарею, і на другий-третій рік експлуатації вам доведеться заряджати його ледве не двічі на день.

Вони дорогі. Літій — це рідкісноземельний метал, проте його видобування — задоволення мало того, що не дешеве, то ще й зовсім неекологічне. Докладніше про те, чому цей матеріал називають білою нафтою, а також яку ціну ми платимо за виробництво сучасних акумуляторів, ви можете прочитати в цьому матеріалі.

Вони чутливі до температури. Напевно, ви або хтось із ваших знайомих стикався з проблемою, коли смартфон постійно вимикається на холоді. Це відбувалося саме через літій-іонні акумулятори, які швидко псуються в умовах «некомфортної» температури.

Хочете вбити батарею свого смартфона, що розрядився? Візьміть повербанк і почніть його заряджати надворі, коли там уже щосили сипле снігом зима.

Або є інша крайність — запустіть якусь важку іграшку і поставте смартфон на зарядку — це неминуче призведе до зайвого нагрівання акумулятора. Загалом, з літій-іонними батареями завжди потрібно дотримуватися балансу, якщо ви не плануєте незабаром її змінювати.

Вони небезпечні. Прекрасною демонстрацією небезпеки поганого проєктування батареї є Samsung Galaxy Note 7 — згодом навіть сама компанія закликала користувачів відмовитися від купівлі смартфона через загрозу вибуху.

Вони потребують переробки. Утилізація батарей — питання досить непросте, адже їх не можна просто закопати в землю і чекати, доки вони там розкладуться. Сьогодні в країнах ЄС і США фактично переробляють до 5% акумуляторів, а до 2030 року щорічний обсяг подібних відходів «сховищ» електроенергії може досягти 2 млн тонн.

І що, графен виправить усі ці проблеми?

Ні, графен не є панацеєю. Якби все було так просто, всі технологічні компанії вже давно вклали б мільярди грошей у дослідження і виробляли б виключно графенові батареї. Натепер його головна перевага — поліпшення провідності, завдяки чому такі батареї можуть заряджатися набагато швидше.

Одночасно з цим графен досить легкий, міцний і не становить загрози забруднення для довкілля.

Так, такі продукти вже є на ринку — експерименти з ними проводили в Samsung, а Honor випустив смартфон Magic із графеновою батареєю. Втім просто зараз людство ще не готове до того, щоб виробляти графен у промислових масштабах: він надто дорогий і складний у виробництві.

Однак графен — це швидше доповнення, а не заміна літій-іонних батарей. Він не стане неймовірною революцією, проте має всі шанси стати тим самим новим кроком до майбутнього, в якому поліпшуються не лише камери смартфонів і потужність процесорів, а й батареї.

Україна може стати «графеновим» центром світу

Все більше стартапів досліджують можливості графену і починають створювати батареї, які за багатьма параметрами виглядають набагато краще за сучасні літієві акумулятори.

Нещодавно ми писали про австралійський стартап Graphene Manufacturing Group, який створив батарею з алюмінію та графену. Розробники, звісно, називають новинку «проривом» і обіцяють почати серійне виробництво цих акумуляторів вже в 2022 році. Однак заради нових технологій не варто дивитися виключно за океан.

Серед багатьох компаній, які намагаються знайти застосування графену, є й українці — випускати літій-іонні батареї з використанням графену планує компанія MaxAh. Зараз інженери тестують різні літій-іонні батареї, щоб перевірити всі можливі поєднання та знайти оптимальне — з алюмінію, марганцевої шпинелі, сірки та залізо-фосфорних сполук.

Як зазначають у компанії, їхня технологія виробництва батарей — це поки що закрита інформація. Докладніше про неї можна буде прочитати у статті, яка вийде у журналі Journal of the Electrochemical Society наприкінці листопада. Однак попередні результати лабораторних досліджень, які компанія презентувала влітку на міжнародній конференції Advanced Batteries, Accumulators and Fuel Cells, виглядають досить перспективними.

«Наші наукові керівники передбачали поліпшення показників потужності заряду, процесів розподілу та зберігання енергії. Випробування продемонстрували, що прогнози збулися, а показники значно вищі за прогнозовані», — коментує для НВ результати закритих експериментів СЕО компанії Сергій Дубіневич.

Він зазначає, що Україна має одну незаперечну перевагу — наявність усіх необхідних компонентів, що дасть можливість створити весь процес виробництва, не замовляючи компоненти з-за кордону. Це позитивно позначиться як на вартості, так і на процесі збирання, адже компанії не доведеться постійно розв’язувати проблеми з постачанням з-за кордону.

У компанії зазначають, що вже уклали попередні угоди з першими потенційними клієнтами. Серед них українська компанія Delfast, яка посадила на свої електробайки поліцейських США і Мексики, а зараз поступово переносить своє виробництво з Китаю в Україну.

У Delfast на запит НВ прокоментувати потенційну співпрацю відповіли, що поки що не мали можливості протестувати нову батарею MaxAh і підписали договір про наміри з представниками стартапу влітку цього року.

«Поки що ми не отримали тестові зразки батарей, розроблених MaxAh, тому не можемо коментувати ані інноваційність підходу, ані сумісність продукту MaxAh з електробайками Delfast», — пише представник компанії.

Робочий прототип своєї батареї буде представлено ближче до середини 2022 року. Приблизно через 6−7 місяців після цього компанія планує розпочати постачання продукту своїм клієнтам.

«Наша мета — це продукт для ключових сфер: транспорт, енергетика, електроніка, космос, медицина, оборона. Наш підхід вирішує одразу три завдання: відсутність готового продукту, повільну розробку та виробництво джерел енергії; захмарну вартість виробництва», — зазначає Дубіневич.

Зараз MaxAh продовжує тестувати різні види своїх батарей. Потім компанія створить свій перший фізичний прототип та планує залучати додаткові інвестиції, після чого зможе оптимізувати існуючий бізнес-план. І ближче до кінця 2022-го — початку 2023 року готовий продукт представлять широкій аудиторії.

Хтозна — можливо, графенова революція розпочнеться в Україні?

Другие новости

Всі новини