Мощный аккумулятор – одна из важных характеристик современного смартфона, на которую обращают внимание покупатели. Емкая батарея позволяет пользоваться гаджетом несколько дней без подзарядки, слушать музыку, «серфить» по всемирной паутине и просто совершать звонки. Некоторые модели способны «прожить» 20 часов в режиме разговора, 70 ч в режиме прослушивания музыки (3 дня!) и до 1000 ч. в режиме ожидания. О таких «аккумуляторофонах» и пойдет речь в нашем рейтинге лучших смартфонов с мощной батареей.

Позиция в рейтинге будет зависеть не только от мощности аккумулятора, но и от других характеристик, включая цену, диагональ экрана, объем оперативной памяти, устойчивость к царапинам, вес и, конечно же, отзывы реальных пользователей.

1. Время работы в режиме ожидания – не менее 700 часов
2. Время работы в режиме разговора – не менее 40 часов
3. Память (ГБ) – размер встроенной в телефон памяти должен быть не менее 32 ГБ
4. Объем оперативной памяти (Мб) – не менее 3072 Мб
5. Разрешение экрана – не менее 1920x1080
6. ГЛОНАСС – возможность определения координат с помощью системы ГЛОНАСС
7. Количество ядер процессора – не менее 4
8. Качество фотокамеры – для некоторых пользователей важно, чтобы смартфон не только обладал емкой батареей, но и позволял снимать относительно качественные фото
9. Устойчивое к царапинам стекло – наличие у экрана телефона защитного стекла, устойчивого к царапинам
10. Максимальный объем карты памяти (Гб) – минимальный объем, который может поддерживать телефон должен составлять 64 Гб.
11. HSDPA / HSUPA – поддержка мобильным телефоном технологии беспроводной передачи данных нового поколения
12. Вес (г) – предпочтение отдается более легким устройствам

По вполне объективным причинам в рейтинге приняли участие преимущественно китайские смартфоны. Удивляться этому не приходится, так как «китайцы» начали выпускать действительно самые емкие телефоны, и что самое главное – по вполне доступной цене и приемлемому качеству.

Лучшие недорогие смартфоны с мощным аккумулятором: бюджет до 10000 руб.

3 BQ BQ-5059 Strike Power

Лучшая цена
Страна:
Средняя цена: 5 990 ₽
Рейтинг (2018): 4.5

Начинаем с самого бюджетного смартфона – представителя компании BQ. Это типичный представитель бюджетного семейства, но не без приятных особенностей. Больше всего нас интересует мощный аккумулятор емкостью 5000 мАч. В условиях высокой нагрузки продержится 2-3 дня. К тому же, есть OTG, через который можно не только флешки подключать, но и подзаряжать другие, более слабые смартфоны. Также порадовал дисплей – 5’, HD разрешение, IPS матрица – качество для столь дешевого устройства отличное. Наконец, похвалить устройство можно за свежую версию ОС – Android 7.0.

В остальном, начинаются минусы, обусловленные крайне низкой стоимостью. Во-первых, небольшие объемы оперативной и постоянной памяти – 1 и 8 Гб соответственно – ни полноценно поработать с несколькими приложениями, ни установить «тяжеловесные» игры. Да и поиграть вряд ли получится – простенький MediaTek MT6580 обеспечит должный уровень fps только в нетребовательных казуалках. Во-вторых, отсутствует 4G LTE, что непростительно для современного смартфона.

2 Meizu M6 Note 16GB

Самый качественный бюджетный долгожитель
Страна: Китай
Средняя цена: 10 490 ₽
Рейтинг (2018): 4.7

Так уж получилось, что вся тройка лидеров в бюджетном сегменте занята китайскими производителями. Но Meizu – самый известный и цивилизованный из них. Модель выделяется слабо. Аккумулятор «всего» на 4000 мАч, но судя по отзывам пользователей при интенсивном использовании ее хватает на два дня, а в качестве «звонилки» M6 Note и вовсе протянет 5-6 дней. С учетом поддержки функции быстрой зарядки Qualcomm Quick Charge 3.0, с которой телефон восполняет емкость аккумулятора чуть дольше часа, претензий к автономности не возникает вообще.

В остальном – середнячок 2017 года: «не трендовый» экран 16:9, Android 7.0, 16 Гб постоянной памяти. Но и достоинств достаточно: поддержка 4G, неплохой процессор (Snapdragon 625), качественные фото и звук. Смело рекомендуем!

1 DOOGEE BL5500 Lite

Самый трендовый смартфон с мощным аккумулятором
Страна: Китай
Средняя цена: 8 930 ₽
Рейтинг (2018): 4.7

Лавры iPhone X не дают спать китайцам из DOOGEE. Это отлично видно по дизайну бюджетного BL5500 – вертикальное расположение камеры, «монобровь», скругленные края и относительно тонкие рамки – все в соответствии с трендами. При этом, автономность порадует тех, кто еще помнит кнопочные аппараты, живущие неделю от одного заряда. Емкость аккумулятора 5500 мАч. Заявлено 35 часов работы в режиме разговора и почти месяц (!) в ожидании. В реальности стоит ожидать 2,5-3 дня активного использования.

К тому же, «начинка» не предрасполагает к излишнему расходу энергии. Используется дисплей на 6,19" разрешением всего 1500х720 точек, простенький 4-ядерный процессор от MediaTek и 2 Гб ОЗУ (16 Гб ПЗУ). Зато DOOGEE может похвастать 4G, двойной камерой и сканером отпечатков пальцев.

Лучшие смартфоны с мощным аккумулятором среднего сегмента: бюджет до 25000 руб.

3 Xiaomi Mi Max 2 64GB

Самый большой дисплей
Страна: Китай
Средняя цена: 11 400 ₽
Рейтинг (2018): 4.6

Открывает категорию долгоиграющих смартфонов среднего класса Mi Max 2 от Xiaomi. Модель получилась настолько удачной, что заслужила огромное количество положительных отзывов профессиональных тестеров и простых пользователей. Да и на нашем сайте этот гигант с 6,44-дюймовым экраном появляется не в первый раз. FullHD IPS-матрица обеспечивает отличное качество изображения, из-за чего смотреть видео, играть и просто серфить Интернет крайне приятно. При этом не стоит беспокоиться за автономность, ведь в тоненький 7,6 мм корпус инженеры умудрились установить батарею на 5300 мАч. Ее хватает на два полноценных рабочих дня. О долгом восполнении заряда не волнуйтесь – применена технология быстрой зарядки Qualcomm Quick Charge 3.0. Кстати, современный USB Type-C присутствует.

По начинке Mi Max 2 типичный середнячок. Процессор хоть и 2017 года, но его мощности будет достаточно для большинства задач и в 2019. ОЗУ 4 Гб, внутренней памяти 64 Гб. Есть все необходимые модули связи, а вдобавок к ним редкие, но полезные ИК-сенсор для управления техникой, Wi-Fi Direct и три навигационные системы для максимальной точности и скорости.

2 Xiaomi Pocophone F1 6/64GB

Самый мощный смартфон среднего класса
Страна: Китай
Средняя цена: 21 890 ₽
Рейтинг (2018): 4.7

Флагман за 22 тысячи рублей? Вполне возможно, если это Xiaomi. Pocophone поражает многим, в том числе и аккумулятором. Емкость – нестандартные для класса 4000 мАч. Большинство конкурентов «слабже» почти на треть. Это позволяет как минимум прожить с раннего утра до позднего вечера при очень интенсивном использовании. А если сбавить обороты, батарея протянет и второй день. К тому же, есть быстрая зарядка от Qualcomm.

Остальные характеристики радуют. 6,2’ дисплей с разрешением FullHD+, мощнейший процессор Snapdragon 845, 6 ГБ ОЗУ, поддержка всех современных стандартов связи, включая Bluetooth 5.0. Прекрасна и двойная камера. В общем, очень быстрый, но доступный и автономный флагман от Xiaomi. Удивили!

1 ASUS ZenFone Max Pro M1 ZB602KL 3/32GB

Лучшее сочетание цены, автономности и характеристик
Страна: Китай
Средняя цена: 12 800 ₽
Рейтинг (2018): 4.8

ASUS сложно назвать лидером на рынке смартфонов, но модели вроде ZenFone Max Pro M1 заслуженно получили народную любовь. В первую очередь модель интересна аккумулятором емкостью 5000 мАч. Производителем заявлено 42 часа в режиме разговора и 840 ч. ожидания! В отзывах пользователи хвалятся двумя, а то и тремя днями автономной работы при обычной нагрузке.

Выпускать аппарат из рук не хочется. Все благодаря хорошему 6-дюймовому IPS дисплею (2160х1080 пикс.) и производительному процессору среднего уровня Qualcomm Snapdragon 636. Памяти немного – 3/32 Гб (ОЗУ/ПЗУ), есть слот под MicroSD. Модули связи современные, как и версия Android – 8.1. Расстраивает лишь посредственное качество двойной камеры.

Лучшие защищенные смартфоны с мощным аккумулятором (ударопрочный и водонепроницаемый корпус)

Смартфон – неотъемлемая часть необходимых современному человеку инструментов. С ним не расстаются ни дома, ни на работе, ни на отдыхе, а значит, велика вероятность его поломок. Чтобы этого не происходило, следует приобретать защищённые дополнительно аппараты. Самыми востребованными характеристиками являются водонепроницаемость и ударопрочность.
Водонепроницаемый корпус сконструирован особым способом, предохраняющим устройство от попадания жидкости. С таким гаджетом не страшно оказаться под дождём, мокрым снегом или под брызгами на пляже. Стоит помнить, что полная герметичность есть не у всех моделей, поэтому погружение в воду может привести к серьёзным повреждениям и поломке.
Ударопрочность аппарата достигается использованием специальных материалов, предотвращающих нарушение работы смартфона в случае его падения, удара о твёрдую поверхность. Людям, предпочитающим активный отдых и экстремальные виды спорта, такое устройство подойдёт, как никакое другое.

4 Caterpillar S61

Хорошие характеристики и уникальные фишки
Страна: США (производится в Китае)
Средняя цена: 50 680 ₽
Рейтинг (2018): 4.6

Компания Caterpillar знакома многим не убиваемыми карьерными машинами и одеждой. Теми же характеристиками обладает и смартфон фирмы. Внешность скромная – никаких винтов и гипертрофированных накладок. Все самое интересное внутри. Больше всего нас интересует аккумулятор на 4500 мАч. Показатель не лучший в классе, но на пару дней активного использования устройства хватает. Производителем же заявлено 35 часов разговора и 888 ожидания.

Процессор, память и камеры средние и не заслуживают отдельного внимания. А вот про тепловизор (позволит, например, выявить утечки тепла в доме), лазерный дальномер (цифровая «рулетка» с погрешностью всего 5-8 мм) и датчик качества воздуха определенно удивят вас. Наверняка найдется множество профессий, где сочетание этих датчиков, автономности и прочности пригодятся.

3 DOOGEE S50 6/64GB

Самый красивый защищенный смартфон
Страна: Китай
Средняя цена: 15 490 ₽
Рейтинг (2018): 4.6

Большинство защищенных смартфонов напоминают кирпич, но не DOOGEE S50. Модель брутальная, но без перегибов – элегантность также присутствует. Внутри также все отлично. Особенно радует батарея на 5180 мАч. При активном использовании хватит на 2,5-3 дня. При походе в лес смело можно рассчитывать и на неделю использования в режиме фотоаппарата (к тому же, камер здесь 4, и они не плохого качества) и редких звонков.

Начинка средняя, но на память производитель не поскупился: 6 Гб ОЗУ и 64 ПЗУ. Корпус с 5,7-дюймовым HD+ экраном (соотношение сторон 18:9) защищен по стандарту IP68, и, судя по отзывам пользователей, отлично держит удар. Единственная претензия к S50 – ужасного качества динамик: звук тихий, хрипящий, да и работает не всегда – обязательно проверяйте перед покупкой.

2 Blackview BV6000

Лучшая цена
Страна: Китай
Средняя цена: 11 990 ₽
Рейтинг (2018): 4.0

Вторую позицию рейтинга занимает ещё один «крепыш», Blackview BV6000, способный выдержать даже стирку в автоматической машине, после чего спокойно возвращается к стандартному режиму работы. Представленный смартфон, в отличие от конкурентов, обладает лучшей ценой в 13 000 р. Встретить на рынке защищённых смартфонов такое выгодное предложение большая редкость, учитывая тот факт, что аппарат по качеству материалов и рабочим характеристикам ничуть не хуже аналогичных моделей.

Корпус представляет собой хорошо собранную конструкцию из противоударного металла, пластика и стекла Gorilla Glass третьего поколения. Широкий экран диагональю 4,7 дюйма позволяет пользователю с комфортом просматривать видео и играть. Задняя камера от компании Sony (13 Мп) делает хорошего качества снимки, а фронтальная (5 Мп) – даёт возможность видеть чёткую картинку при общении через видеомессенджеры. Из приятных бонусов в смартфоне реализована поддержка 4G LTE.

1 Conquest S8

Отличное оснащение. Аккумулятор на 6000 мА·ч (22 ч разговора)
Страна: Китай
Средняя цена: 35 900 ₽
Рейтинг (2018): 4.7

Явным лидером рейтинга среди защищённых устройств стал смартфон Conquest S8. Ёмкий аккумулятор на 6 000 мАч позволяет аппарату работать в режиме разговора в течение 22 часов, а в режиме ожидания – 950 ч. Помимо этого очевидного преимущества, главным всё-таки будет «не убиваемый» корпус гаджета, изготовленный из высокопрочного металла и пластика. Множество проведённых краш-тестов наглядно демонстрируют идеальное соответствие заявленным производителем характеристикам – аппарат не боится полного погружения в воду, сильных ударов, падений с большой высоты и даже проезжающих по нему автомобилей.

Устройство имеет нормальный для себя вес в 290 грамм, экран 5 дюймов и 16 Гб встроенной памяти, с возможностью расширения. Смартфон оснащён разъёмом для антенны, которая поставляется в комплекте. При её использовании он преобразуется в рацию на 1 Вт с частотным диапазоном 400-470МГц.

Лучшие премиальные смартфоны с мощным аккумулятором

4 Xiaomi Mi Note 2 64GB

Самая низкая цена. Ультратонкий корпус
Страна: Китай
Средняя цена: 19 490 ₽
Рейтинг (2018): 4.5

Начнем с Mi Note 2 от Xiaomi, выполненного в минималистичном дизайне. Нет лишних надписей, сложных форм, лишних элементов – все строго и аккуратно, стекло и металл. Передняя и задняя поверхность несколько «наплывают» на боковины, что создает очень приятный визуальный эффект. Модель выделяется рекордной толщиной – всего 7,6 мм. При этом аккумулятор ничем не уступает таковым у конкурентов – 4070 мАч. Как инженерам удалось установить такую батарею в столь тонкий и легкий корпус – загадка.

Экран 5,7-дюймовый, OLED, разрешением 1920х1080 точек – картинка отличная. Процессор высшего уровня, но прошлого года – Qualcomm Snapdragon 821. В паре с ним 4 Гб ОЗУ – полезно, ведь MiUI потребляет оперативную память «ведрами». Камера обладает высоким разрешением – 22 Мп, однако оптическая стабилизация отсутствует. Снимки получаются неплохие. Внимания также заслуживают использование современного разъема USB Type-C и поддержка быстрой зарядки – для столь емкой батареи это очень полезно.

3 Huawei Mate 10 Dual Sim

Отличный звук и встроенная нейросеть
Страна: Китай
Средняя цена: 29 490 ₽
Рейтинг (2018): 4.6

Флагман компании Huawei – не совсем типичный смартфон. Но обо всем по порядку. Внешне новинка смотрится свежо, стильно, самобытно. Сочетание металла и стекла очень приятно ощущается в руке. Дисплей почти шестидюймовый, но рамки, соответствуя трендам, минимальные, отчего габариты устройства остаются в разумных пределах. Производительность вполне типичная для своего класса. Все современные модули связи, сканер отпечатков пальцев, защита от пыли и брызг – полный набор джентльмена. Батарея несколько меньше, чем у конкурентов – 4000 мАч – но это все равно значительно больше, чем у большинства других флагманов. Даже в режиме «не выпуская из рук» телефон точно проживет с раннего утра до позднего вечера. При экономном режиме батарею можно растянуть на 2-2,5 дня.

Отдельного внимания заслуживает несколько вещей. Самая впечатляющая – встроенная в процессор нейросеть. Она «изучает» пользователя и со временем позволяет подгружать в нужное время нужное приложение для более быстрого запуска. Также она служит для обработки фото с двойного модуля основной камеры. Как и во многих других смартфонах Huawei, здесь используется один цветной (12 Мп, f/1.6) и один монохромный модули (20 Мп). Есть оптическая стабилизация. Наконец, производитель решил порадовать аудиофилов – поддерживается Lossless-звук.

2 Huawei P20 Pro

Лучшая камера на рынке
Страна: Китай
Средняя цена: 46 650 ₽
Рейтинг (2018): 4.7

Еще один представитель Huawei обладает топовыми на сегодняшний день характеристиками, но ничуть не отличается от предыдущего участника по аккумулятору. Здесь все те же 4000 мАч, которых хватает на день активной работы или же на два при обычной нагрузке у большинства пользователей. Зато есть функция быстрой зарядки, с которой до 100% смартфон заряжается меньше, чем за час!

По характеристикам – типичный флагман: 8-ядерный HiSilicon Kirin 970, 6 ГБ ОЗУ, 4G LTE, NFC и многие другие плюшки. Но куда больше привлекает камера: тройной модуль (40+20+8 Мп) обеспечивает великолепное качество снимков и видео, признанное лучшим на рынке авторитетными изданиями. Вот тут-то и пригодится емкий аккумулятор – с ним можно фотографировать весь день!

1 Samsung Galaxy Note 9

Высокая производительность. Быстрая беспроводная зарядка
Страна: Южная Корея
Средняя цена: 59 990 ₽
Рейтинг (2018): 4.8

Лидер категории вновь не удивляет аккумулятором. Уже привычные 4000 мАч обеспечивают около 9 часов работы экрана при включенных беспроводных модулях связи. У большинства пользователей смартфон способен прожить порядка двух суток. Все это мы уже видели у конкурентов. Больше радуют возможности зарядки. Помимо быстрой зарядки через кабель (до 100% за 90 минут) поддерживается быстрая беспроводная (!) зарядка. Скорость ниже, но как удобно.

Характеристики, безусловно, флагманские: процессор Exynos 9810, 6 Гб ОЗУ и 128 ПЗУ, отличная двойная камера и все самые последние версии модулей связи. Отдельно отметим великолепный AMOLED-дисплей на 6,4 дюйма разрешением 2960х1440 точек и встроенный стилус, значительно расширяющий сценарии использования Note 9.

Лучшие кнопочные телефоны с мощной батареей

3 BQ BQ-2430 Tank Power

4000 мАч за 2 тысячи рублей
Страна: Россия (производится в Китае)
Средняя цена: 1 910 ₽
Рейтинг (2018): 4.6

Открывает категорию модель от BQ с очень брутальным, военным дизайном. В реальности, к сожалению, устройство не обладает ни ударо-, ни водостойкостью. Зато название Tank Power оправдывает в полной мере – аккумулятор на 4000 мАч живет долго. Нет, очень долго! В отзывах пользователи говорят, что им не удалось разрядить телефон за месяц использования. Все благодаря простейшей начинке, которая позволяет лишь звонить, писать СМС да слушать радио (благо, есть встроенная FM-антенна).

Аккумулятор настолько большой, что производитель предусмотрел использование телефона в качестве пауэрбанка – можно зарядить второй телефон или любое другое устройство. Единственный минус – необходимость использовать штекер MicroUSB с длинным «носиком» - другой попросту не влезет в разъем.

2 Digma LINX A230WT 2G

Лучшая емкость батареи (6000 мАч)
Страна: Китай
Средняя цена: 3 000 ₽
Рейтинг (2018): 4.7

При первом взгляде на Digma Linx поражаешься его габаритами. Размеры корпуса сравнимы с современными смартфонами по ширине при толщине в 2,5 см и массе почти 300 грамм. И это без дополнительной антенны! Разумеется, львиная доля массы приходится на исполинский аккумулятор емкость 6000 мАч. Это рекордный показатель в классе, которому позавидуют и многие смартфоны. В зависимости от интенсивности использования телефона хватает на 1-3 месяца. Конечно, если не использовать его как powerbank (для этого даже есть полноразмерный USB-разъем).

Из интересных особенностей стоит также отметить очень яркий фонарик («бьет» примерно на 40 метров), включающийся отдельным тумблером даже при выключенном телефоне, и режим рации, для которого и нужна та самая антенна. Недостатков достаточно, но в походах, для которых и был создан LINX, на них мало обращаешь внимание.

1 Philips Xenium E570

Лучшие характеристики и качество
Страна: Нидерланды
Средняя цена: 4 460 руб.
Рейтинг (2018): 4.7

Флагман среди кнопочных телефонов – именно так можно охарактеризовать Xenium E570. Да, модель дорогая. Да, имеются небольшие недоработки системы, к которым приходится привыкать. Но высокое качество сборки, надежность и характеристики перевешивают эти минусы. Даже внешне аппарат выглядит красиво – большое количество металла делает свое дело. Пользователи в отзывах хвалят главный для «звонилки» параметр – качество звука при разговоре. Вы хорошо слышите собеседника, а он в свою очередь прекрасно слышит вас. Многие бюджетные телефоны часто не могут обеспечить и этого.

Из приятных особенностей отметим наличие 2 Мп камеры, достаточной для съемки важных документов, поддержку WAP и GPRS, и 128 Мб встроенной памяти. Аккумулятор емкостью 3160 мАч. Производитель заявляет автономность в режиме ожидания порядка полугода! В реальности E570 живет около 3 недель в активном режиме – отличный показатель.

А сегодня расскажем о воображаемых — с гигантской удельной ёмкостью и мгновенной зарядкой. Новости о подобных разработках появляются с завидной регулярностью, но будущее пока не наступило, и мы всё ещё пользуемся появившимися в начале позапрошлого десятилетия литий-ионными аккумуляторами, либо их чуть более совершенными литий-полимерными аналогами. Так в чём же дело, в технологических трудностях, неправильной интерпретации слов учёных или чём-то другом? Попробуем разобраться.

В погоне за скоростью зарядки

Один из параметров аккумуляторов, который учёные и крупные компании постоянно стараются улучшить — скорость зарядки. Однако бесконечно увеличивать её не получится даже не в силу химических законов протекающих в аккумуляторах реакций (тем более, что разработчики алюминий-ионных батарей уже заявили, что такой тип аккумуляторов может быть полностью заряжен всего за секунду), а из-за физических ограничений. Пусть у нас есть смартфон с батареей ёмкостью 3000 мАч и поддержкой быстрой зарядки. Полностью зарядить такой гаджет можно в течение часа силой тока в среднем 3 А (в среднем потому, что напряжение при заряде изменяется). Однако если мы хотим получить полный заряд всего за одну минуту, потребуется сила тока уже в 180 А без учёта различных потерь. Для заряда устройства таким током потребуется провод диаметром около 9 мм — в два раза толще самого смартфона. Да и силу тока 180 А при напряжении около 5 В обычное зарядное устройство выдать не сможет: владельцам смартфонов понадобится импульсный преобразователь тока вроде того, что изображён на фотографии ниже.

Альтернатива увеличению силы тока — увеличение напряжения. Но оно, как правило, фиксированное, и для литий-ионный батарей составляет 3,7 В. Конечно, его можно превышать — зарядка по технологии Quick Charge 3.0 идёт с напряжением до 20 В, но попытка зарядить батарею напряжением около 220 В ни к чему хорошему не приведёт, и решить эту проблему в ближайшее время не представляется возможным. Современные элементы питания просто не могут использовать такое напряжение.

Вечные аккумуляторы

Разумеется, речь сейчас пойдёт не о «вечном двигателе», а об аккумуляторах с долгим сроком службы. Современные литий-ионные батареи для смартфонов способны выдержать максимум пару лет активного использования устройств, после чего их ёмкость неуклонно падает. Владельцам смартфонов со съёмными аккумуляторами повезло немного больше, чем другим, но и в этом случае стоит убедиться, что аккумулятор был произведён недавно: литий-ионные батарей деградируют даже тогда, когда не используются.

Своё решение этой проблемы предложили учёные Стэнфордского университета: покрыть электроды существующих типов литий-ионных аккумуляторов полимерным материалом с добавлением наночастиц графита. По задумке учёных, это позволит защитить электроды, которые неизбежно покрываются микротрещинами в процессе эксплуатации, а те же микротрещины в полимерном материале будут затягиваться самостоятельно. Принцип действия такого материала похож на технологию, применённую в смартфоне LG G Flex с самовосстанавливающейся задней крышкой.

Переход в третье измерение

В 2013 году появилось сообщение о разработке исследователями университета штата Иллинойс нового типа литий-ионных аккумуляторов. Учёные заявили, что удельная мощность таких элементов питания составит до 1000 мВт/(см*мм), в то время как удельная мощность обычных литий-ионных батарей колеблется между 10-100 мВт/(см*мм). Были использованы именно такие единицы измерения, поскольку речь идёт о достаточно небольших структурах толщиной в десятки нанометров.

Вместо плоских анода и катода, применяемых в традиционных Li-Ion батарей, учёные предложили использовать объёмные структуры: кристаллическую решётку из сульфида никеля на пористом никеле в качестве анода и литий-диоксид марганца на пористом никеле в качестве катода.

Несмотря на все сомнения, вызванные отсутствием в первых пресс-релизах точных параметров новых аккумуляторов, а также не представленные до сих пор прототипы, новый тип батарей всё же реален. Подтверждением тому служат несколько научных статей на эту тему, опубликованных за последние два года. Тем не менее, если такие батареи и станут доступны для конечных потребителей, произойдёт это очень нескоро.

Зарядка через экран

Учёные и инженеры пытаются продлить жизнь наших гаджетов не только поиском новых типов аккумуляторов или увеличением их энергоэффективности, но и довольно необычными способами. Исследователи университета штата Мичиган предложили встроить прозрачные солнечные панели прямо в экран. Поскольку принцип работы таких панелей основан на поглощении ими солнечного излучения, чтобы сделать их прозрачными, учёным пришлось пойти на хитрость: материал панелей нового типа поглощает только невидимое излучение (инфракрасное и ультрафиолетовое), после чего фотоны, отражаясь от широких граней стекла, поглощаются узкими полосками солнечных панелей традиционного типа, находящихся по его краям.

Главным препятствием для внедрения такой технологии является низкий КПД таких панелей — всего 1% против 25% традиционных солнечных панелей. Сейчас учёные ищут способы увеличить КПД хотя бы до 5%, но быстрого решения этой проблемы вряд ли стоит ожидать. К слову, похожую технологию недавно запатентовала компания Apple, но пока неизвестно, где именно в своих устройствах производитель расположит солнечные панели.

До этого мы под словами «батарея» и «аккумулятор» мы подразумевали перезаряжаемый элемент питания, но некоторые исследователи считают, что в гаджетах вполне можно использовать одноразовые источники напряжения. В качестве батареек, которые могли бы работать без подзарядки или другого обслуживания несколько лет (а то и несколько десятков лет) учёные университета штата Миссури предложили использовать РИТЭГ — радиоизотопные термоэлектрические генераторы. Принцип действия РИТЭГ основан на преобразовании выделяющегося в процессе радиораспада тепла в электричество. Многим такие установки известны по использованию в космосе и труднодоступных местах на Земле, но в США миниатюрные радиоизотопные батарейки также применялись в кардиостимуляторах.

Работа над улучшенным типом таких батарей ведётся с 2009 года и даже были показаны прототипы таких элементов питания. Но увидеть радиоизотопные батарейки в смартфонах в ближайшей перспективе мы не сможем: они дороги в производстве, и, к тому же, многие страны имеют строгие ограничения на производство и оборот радиоактивных материалов.

В качестве одноразовых батареек также можно использовать и водородные элементы, но их в смартфонах использовать не получится. Водородные батареи расходуются довольно быстро: хотя ваш гаджет и будет работать от одного картриджа дольше, чем от одного заряда обычной батареи, их придётся периодически менять. Впрочем, это не мешает использовать водородные батареи в электромобилях и даже внешних аккумуляторах: пока это не массовые устройства, но уже и не прототипы. Да и компания Apple, по слухам, уже разрабатывает систему дозаправки картриджей водородом без их замены для использования в будущих iPhone.

Идея о том, что на основе графена можно создать аккумулятор с высокой удельной ёмкостью, была выдвинута ещё в 2012 году. И вот, в начале этого года в Испании было объявлено о начале строительства компанией Graphenano завода по производству графен-полимерых аккумуляторов для электромобилей. Новый тип батарей почти в четыре раза дешевле в производстве, чем традиционные литий-полимерные аккумуляторы, имеет удельную ёмкость 600 Втч/кг, а зарядить такую батарею на 50 кВтч можно будет всего за 8 минут. Правда, как мы говорили в самом начале, для этого потребуется мощность около 1 МВт, поэтому подобный показатель достижим лишь в теории. Когда именно завод начнёт выпускать первые графен-полимерные батареи не сообщается, но вполне возможно, что среди покупателей его продукции будет Volkswagen. Концерн уже заявил о планах выпуска электромобилей с пробегом до 700 километров от одного заряда аккумуляторов к 2018 году.

Что касается мобильных устройств, то пока применению в них графен-полимерных аккумуляторов мешают большие габариты таких батарей. Будем надеяться, что исследования в этой области продолжатся, ведь графен-полимерные аккумуляторы — один из наиболее перспективных типов аккумуляторов, которые могут появиться уже в ближайшие годы.

Так всё же, почему, несмотря на весь оптимизм учёных и регулярно появляющиеся новости о прорывах в области сохранения электроэнергии, мы сейчас наблюдаем застой? В первую очередь, дело в наших завышенных ожиданиях, которые только подогреваются журналистами. Мы хотим верить, что вот-вот и произойдёт революция в мире аккумуляторов, и мы получим батарейку с зарядкой менее, чем за минуту, и практически неограниченным сроком службы, от которой современный смартфон с восьмиядерным процессором будет работать минимум неделю. Но таких прорывов, увы, не бывает. Вводу в массовое производство любой новой технологии предшествуют долгие годы научных исследований, испытаний образцов, разработка новых материалов и технологических процессов и другая работа, занимающая достаточно много времени. В конце концов, тем же литий-ионным аккумуляторам понадобилось около пяти лет, чтобы из инженерных образцов превратиться в готовые устройства, которые можно использовать в телефонах.

Поэтому, нам остаётся только запасаться терпением и не воспринимать новости о новых элементах питания близко к сердцу. По крайней мере, пока не появятся новости об их запуске в массовое производство, когда не останется никаких сомнений о жизнеспособности новой технологии.

Каждый год количество устройств в мире, которые работают от аккумуляторных батарей, неуклонно возрастает. Не секрет, что самым слабым звеном современных устройств являются именно аккумуляторы. Их приходиться регулярно подзаряжать, они обладают не такой большой емкостью. Существующие аккумуляторные батареи с трудом позволяют добиваться автономной работы планшета или мобильного компьютера в течение нескольких дней.

Поэтому производители электромобилей, планшетов и смартфонов сегодня заняты поиском возможностей сохранения значительных объемов энергии в более компактных объемах самого аккумулятора. Несмотря на разные требования, предъявляемые к батареям для электромобилей и мобильных устройств, между ними можно легко провести параллели. В частности, известный электрокар Tesla Roadster питается от литий-ионной батареи, разработанной специально для ноутбуков. Правда, для обеспечения электроэнергией спортивного автомобиля инженерам пришлось использовать более шести тысяч таких элементов питания одновременно.

Идет ли речь об электромобиле или мобильных устройствах, универсальные требования к аккумулятору будущего очевидны – он должен быть меньше, легче и накапливать значительно больше энергии. Какие перспективные разработки в этой области могут удовлетворить данные требования?

Литий-ионные и литиево-полимерные батареи

Литий-ионный аккумулятор фотоаппарата

На сегодняшний день в мобильных устройствах наибольшее распространение получили литий-ионные и литиево-полимерные батареи. Что касается литий-ионных аккумуляторов (Li-Ion), то они производятся еще с начала 90-х годов. Их главное преимущество – достаточно высокая энергетическая плотность, то есть способность сохранять определенный объем энергии на одну единицу массы. Кроме того, в таких батареях отсутствует пресловутый «эффект памяти» и имеется сравнительно низкий саморазряд.

Использование лития вполне обоснованно, ведь этот элемент обладает высоким электрохимическим потенциалом. Недостатком всех литиево-ионных батарей, коих на самом деле в настоящее время насчитывается большое количество видов, является достаточно быстрое старение аккумулятора, то есть резкое снижение характеристик при хранении или длительном использовании батареи. К тому же, потенциал емкости современных литий-ионных батарей, судя по всему, уже практически исчерпан.

Дальнейшим развитием литий-ионной технологии являются литиево-полимерные источники питания (Li-Pol). В них вместо жидкого электролита используется твердый материал. В сравнении со своим предшественником, литиево-полимерные батареи имеют более высокую энергетическую плотность. Вдобавок, теперь стало возможным производить батареи практически в любой форме (литий-ионная технология требовала только цилиндрической или прямоугольной формы корпуса). Такие батареи обладают небольшими габаритами, что позволяет с успехом применять их в различных мобильных устройствах.

Однако появление литиево-полимерных батарей кардинальным образом не изменило ситуацию, в частности, потому, что такие батареи не способны отдавать большие токи разряда, а их удельная емкость все же недостаточна, чтобы избавить человечество от необходимости постоянной подзарядки мобильных устройств. Плюс ко всему, литиево-полимерные аккумуляторы довольно «капризны» в эксплуатации, они имеют недостаточную прочность и склонность к возгоранию.

Перспективные технологии

В последние годы ученые и исследователи в различных странах активно работают над созданием более совершенных технологий аккумуляторных батарей, способных уже в ближайшем будущем прийти на смену существующим. В этом плане можно выделить несколько наиболее перспективных направлений:

— Литий-серные батареи (Li-S)

Литий-серный аккумулятор – перспективная технология, энергоемкость подобной батареи в два раза выше, чем у литий-ионных. Но в теории она может быть еще выше. В таком источнике питания используется жидкий катод с содержанием серы, при этом он отделен от электролита особой мембраной. Именно за счет взаимодействия литиевого анода и серосодержащего катода была существенно увеличена удельная емкость. Первый образец подобного аккумулятора появился еще в 2004 году. С того момента был достигнут определенный прогресс, благодаря чему усовершенствованный литий-серный аккумулятор способен выдерживать полторы тысячи циклов полной зарядки-разрядки без серьезных потерь в емкости.

К преимуществам данного аккумулятора также можно отнести возможность применения в широком диапазоне температур, отсутствие необходимости в использовании усиленных компонентов защиты и сравнительно низкую себестоимость. Интересный факт – именно благодаря применению такого аккумулятора в 2008 году был поставлен рекорд по продолжительности полета на воздушном судне на солнечных батареях. Но для массового выпуска литиево-серного аккумулятора ученым еще придется решить две основные проблемы. Требуется найти эффективный способ утилизации серы, а также обеспечить стабильную работу источника питания в условиях смены температурного или влажностного режима.

— Магниево-серные батареи (Mg/S)

Обойти традиционные литиевые батареи могут и аккумуляторы, базирующиеся на соединении магния и серы. Правда, до последнего времени никто не мог обеспечить взаимодействие этих элементов в одной ячейке. Сам магниево-серный аккумулятор выглядит очень интересным, ведь его энергетическая плотность может доходить до более чем 4000 Вт-ч/л. Не так давно благодаря американским исследователям, по всей видимости, удалось решить основную проблему, стоящую на пути разработки магниево-серных батарей. Дело в том, что для пары магний и сера не было никакого подходящего электролита, совместимого с этими химическими элементами.

Однако ученые сумели создать такой приемлемый электролит за счет образования особых кристаллических частиц, обеспечивающих стабилизацию электролита. Образец магниево-серного аккумулятора включает в себя анод из магния, сепаратор, катод из серы и новый электролит. Впрочем, это только первый шаг. Перспективный образец, к сожалению, пока не отличается долговечностью.

— Фторид-ионные батареи

Еще один интересный источник питания, появившийся в последние годы. Здесь за перенос зарядов между электродами отвечают анионы фтора. При этом анод и катод содержат металлы, преобразующиеся (в соответствии с направлением тока) во фториды, либо восстанавливающиеся обратно. Благодаря этому обеспечивается значительная емкость батареи. Ученые заявляют, такие источники питания имеют энергетическую плотность, в десятки раз превосходящую возможности литий-ионных батареек. Помимо значительной емкости, новые аккумуляторы также могут похвастаться существенно меньшей пожароопасностью.

На роль основы твердого электролита было перепробовано множество вариантов, но выбор, в конечном счете, остановился на лантане бария. Хотя фторид-ионная технология кажется очень перспективным решением, она не лишена недостатков. Ведь твердый электролит может стабильно функционировать лишь при высоких температурах. Поэтому перед исследователями стоит задача отыскать жидкий электролит, способный успешно работать при обычной комнатной температуре.

— Литий-воздушные батареи (Li-O2)

В наши дни человечество стремится к использованию более «чистых» источников энергии, связанных с генерацией энергии солнца, ветра или воды. В этом плане очень интересными представляются литий-воздушные батареи. В первую очередь, они рассматриваются многими экспертами в качестве будущего электромобилей, но с течением времени могут найти применение и в мобильных устройствах. Такие источники питания обладают очень высокой емкостью и при этом сравнительно малыми размерами. Принцип их работы следующий: вместо оксидов металла в позитивном электроде применяется углерод, который вступает в химическую реакцию с воздухом, в результате чего создается ток. То есть для выработки энергии здесь частично используется кислород.

Использование кислорода в качестве активного материала катода имеет свои существенные преимущества, ведь он является практически неисчерпаемым элементом, а самое главное, абсолютно бесплатно берется из окружающей среды. Считается, что плотность энергии у литий-воздушных батарей сможет достигать впечатляющей отметки в 10 000 Втч/кг. Может быть, в недалеком будущем подобные батареи смогут поставить электромобили в один ряд с машинами на бензиновом двигателе. Кстати, аккумуляторы подобного типа, выпущенные для мобильных гаджетов, уже можно встретить в продаже под названием PolyPlus.

— Литий-нанофосфатные батареи

Литий-нанофосфатные источники питания – это следующее поколение литиево-ионных батареек, которые характеризуются высокой отдачей тока и сверхбыстрой зарядкой. Для полной зарядки такой батареи требуется всего пятнадцать минут. Они также допускают в десять раз больше циклов зарядки в сравнении со стандартными литий-ионными элементами. Таких характеристик удалось добиться благодаря использованию особых наночастиц, способных обеспечить более интенсивный поток ионов.

К достоинствам литий-нанофосфатных батарей можно отнести также слабый саморазряд, отсутствие «эффекта памяти» и способность работать в условиях широкого диапазона температур. Литий-нанофосфатные батареи уже доступны в продаже и применяются для некоторых типов устройств, однако их распространению мешает необходимость в специальном зарядном устройстве и больший вес в сравнении с современными литий-ионными или литийево-полимерными аккумуляторами.

В действительности, перспективных технологий в области создания аккумуляторных батарей гораздо больше. Ученые и исследователи работают не только над созданием принципиально новых решений, но и над улучшением характеристик существующих литий-ионных батареек. Например, за счет использования кремниевых нанопроводов или разработки нового электрода, обладающего уникальной способностью к «самозаживлению». В любом случае уже не за горами тот день, когда наши телефоны и другие мобильные устройства будут жить целые недели без подзарядки.

В отношении аккумуляторов действует правило «все или ничего». Без энергетических накопителей нового поколения не будет ни перелома в энергетической политике, ни на рынке электромобилей.

Закон Мура, постулируемый в IT-индустрии, обещает увеличение производительности процессоров каждые два года. Развитие аккумуляторов отстает: их эффективность увеличивается в среднем на 7% в год. И хотя литий-ионные батареи в современных смартфонах работают все дольше и дольше, это во многом связано с оптимизированной производительностью чипов.

Литий-ионные батареи доминируют на рынке из-за их малого веса и высокой плотности накапливаемой энергии.

Ежегодно миллиарды аккумуляторов устанавливаются в мобильные устройства, электромобили и системы для хранения электричества от возобновляемых источников энергии. Однако современная техника достигла своего предела.

Хорошей новостью является то, что следующее поколение литий-ионных батарей уже почти соответствует требованиям рынка. В качестве аккумулирующего материала в них применяется литий, который теоретически позволяет в десять раз увеличить плотность хранения энергии.

Наряду с этим приводятся исследования других материалов. Хотя литий и обеспечивает приемлемую плотность энергии, однако речь идет о разработках на несколько порядков оптимальнее и дешевле. В конце концов, природа могла бы предоставить нам лучшие схемы для высококачественных аккумуляторов.

Научно-исследовательские лаборатории университетов разрабатывают первые образцы органических аккумуляторов . Однако до выхода таких биобатарей на рынок может пройти не одно десятилетие. Мостик в будущее помогают протянуть малогабаритные батареи, которые заряжаются путем улавливания энергии.

Мобильные источники питания

По данным компании Gartner, в этом году будет продано более 2 млрд. мобильных устройств, в каждом из которых установлен литий-ионный аккумулятор. Эти аккумуляторы сегодня считаются стандартом, отчасти потому, что они весьма легкие. Тем не менее они обладают максимальной плотностью энергии только 150-200 Вт·ч/кг.

Литий-ионные батареи заряжаются и отдают энергию путем перемещения ионов лития. При зарядке положительно заряженные ионы двигаются от катода через раствор электролита между слоями графита анода, накапливаются там и присоединяют электроны тока зарядки.

При разрядке они отдают электроны в контур тока, ионы лития перемещаются обратно к катоду, в котором они вновь связываются с находящимся в нем металлом (в большинстве случаев - кобальтом) и кислородом.

Емкость литий-ионных аккумуляторов зависит от того, какое количество ионов лития может располагаться между слоями графита. Однако благодаря кремнию сегодня можно добиться более эффективной работы аккумуляторов.

Для сравнения: для связывания одного иона лития требуется шесть атомов углерода. Один атом кремния, напротив, может удерживать четыре иона лития.

Литий-ионный аккумулятор сохраняет свою элетроэнергию в литии. При зарядке анода атомы лития сохраняются между слоями графита. При разрядке они отдают электроны и перемещаются в виде ионов лития в слоистую структуру катода (кобальтит лития).

Кремний повышает емкость

Емкость аккумуляторов растет при включении кремния между слоями графита. Она увеличивается в три-четыре раза при соединении кремния с литием, однако после нескольких циклов зарядки графитовый слой разрывается.

Решение этой проблемы найдено в стартап-проекте Amprius , созданном учеными из Стэндфордского университета. Проект Amprius получил поддержку таких лю­дей, как Эрик Шмидт (председателя совета директоров Google) и лауреат Нобелевской премии Стивен Чу (до 2013 года – министр энергетики США).

Пористый кремний в аноде увеличивает эффективность литий-ионных аккумуляторов до 50%. В ходе реализации стартап-проекта Amprius же произведены первые кремниевые аккумуляторы.

В рамках этого проекта доступны три метода решения «проблемы графита». Первый из них - применение пористого кремния , который можно рассматривать как «губку». При сохранении лития он крайне мало увеличивается в объеме, следовательно, слои графита остаются неповрежденными. Amprius может создать аккумуляторы, которые сохраняют до 50% больше энергии, чем обычные.

Более эффективно, чем пористый кремний, накапливает энергию слой кремниевых нанотрубок . В прототипах было достигнуто почти двукратное увеличение зарядной емкости (до 350 Вт·ч/кг).

«Губка» и трубки должны быть по-прежнему покрыты графитом, так как кремний вступает в реакцию с раствором электролита и тем самым уменьшает время работы аккумулятора.

Но есть и третий метод. Исследователи проекта Ampirus внедрили в углеродную оболочку группы частиц кремния , которые непосредст­венно не соприкасаются, а обеспечивают свободное пространство для увеличения частиц в объеме. Литий может накапливаться на этих частицах, а оболочка остается неповрежденной. Даже после тысячи циклов зарядки емкость прототипа снизилась только на 3%.

Кремний соединяется с несколькими атомами лития, но при этом расширяется. Для предотвращения разрушения графита исследователи используют структуру растения граната: они вводят кремний в графитовые оболочки, размер которых достаточно велик, чтобы дополнительно присоединять литий.

Хотели бы вы иметь смартфон с аккумулятором, от которого можно «прикурить» автомобиль? И при этом, чтобы он заряжался на считанные секунды? Фантастика - скажете вы. Тем не менее, учёные из Университета Иллинойса опубликовали свою работу, которая дарит нам надежду увидеть такие супербатареи в будущем.

Это переворачивает представление о батареях. Она может выдать гораздо больше мощности, чем кто-либо может представить. В последние десятилетия электроника стала компактнее. «Думающие» части компьютеров так же стали меньше. А батареи - значительно отстают. Наша микротехнология может всё это изменить. Теперь источник питания такой же высокопроизводительный, как и всё остальное.

С современными источниками питания пользователю приходится выбирать между мощностью и ёмкостью. Для некоторых применений нужно большое количество энергии(например, при передаче радиосигнала на большие расстояния). Конденсаторы способны быстро её высвобождать, но при этом запасая её лишь в небольших количествах. Для других задач, вроде длительного прослушивания радио, нужна большая ёмкость источника, которую имеют, например, топливные элементы и батареи. Но они отдают электроэнергию довольно медленно.

Батареи, созданные командой под руководством Уильяма Кинга(William P. King), позволяют создавать бескомпромиссные аккумуляторы, выдающие высокую мощность и при этом обладающие высокой ёмкостью. Причем, с помощью несложной подстройки производственного процесса, возможно варьировать соотношение этих параметров.

Как известно, эффективность батареи напрямую зависит от площади поверхности её электродов. Команде удалось значительно её увеличить с помощью следующего технологического процесса. Сначала на стеклянную подложку наносится слой полистирола. Затем в эту структуру «вводится» электролитический никель, служащий основой будущих катодов, а шарики полистирола вытравливаются. На получившуюся губчатую поверхность гальваническим способом наносятся никель-олово - на анод и диоксид марганца - на катод. Вся суть процесса наглядно представлена на следующей иллюстрации:

В конечном итоге получается структура с огромной площадью поверхности, освобождая больше свободного пространства для протекания химических реакций.

Учёным удалось создать батарейку формата «microbattery». На графике ниже представлено её сравнение с обычной батарейкой Sony CR1620:

С такими батареями возможна, например, передача радиосигнала на расстояние в 30 раз большее, чем с обычными источниками питания или сокращение размера аккумулятора в 30 раз. Кроме того, батареи способны заряжаться в 1000 раз быстрее современных. Впечатляет, не правда ли?

В настоящий момент учёные работают над интеграцией своих батарей с другими электронными компонентами, а так же разрабатывают процесс производства, который позволит запустить их в серию по приемлемой цене.