Всегда кажется, что очередная новая «революционная» технология аккумуляторов остается оставлена бумаге, а реальных продуктов мы так и не видим. Однако это только потому, что СМИ выхватывают только самые яркие одиночные события и не пишут о длительном процессе, потому что это скучно. Но новые технологии аккумуляторов уже внедряются, вспомните лишь литий-ионные кремний-углеродные аккумуляторы, которые за последние два года позволили смартфонам получить аккумуляторы на 30% большей емкости . Но у всех литий-ионных батарей есть недостатки, которые обещает решить другая технология – натрий-ионные батареи. Они уже начинают внедряться, и, вероятно, вскоре от них будет зависеть наша повседневная жизнь.

Многие впервые слышат об этой технологии, однако интерес к натрий-ионам существует уже давно. Благодаря ряду важных прорывов, можно сказать, что эпоха натрий-ионных аккумуляторов уже началась.

Почему нужна альтернатива литию

Литиевые батареи питают современный мир. Их высокая плотность энергии делает возможными смартфоны, ноутбуки и большинство электромобилей. Однако у них есть серьезные недостатки: высокая стоимость материалов, хрупкие цепочки поставок, экологические и этические проблемы. Литий \ ионные батареи также очень требовательны к условиям работы и хранения.

Проще говоря-литиевая технология не масштабируется эффективно, когда требуется батарейка больше, чем у смартфона. Нужны батареи из более дешевых и распространенных материалов, безопаснее и стабильнее взрывоопасного лития.

Здесь на сцену выходят натрий-ионные (Na-ion) батареи.

Что делает натрий-ионные батареи особенными

Принцип действия такой же, как у литиевых, только используется другой элемент. Натрий чрезвычайно распространен, дешев и доступен в любом регионе мира. Это означает, что его невозможно монополизировать странам, имеющим месторождения.

Катод для Na — ion может создаваться из железа и марганца-это также дешевые и распространенные материалы. Для сравнения, в литиевых батареях используются кобальт и никель, которые дороги и относительно редки. А еще токсичный кобальт добывают африканские дети в шахтах-копанках

Натрий-ионные батареи безопаснее литиевых, что делает их привлекательными для электромобилей, ведь риск взрыва после ДТП минимален. Они также лучше работают при низких температурах, что актуально для регионов, где Li-ion EV неэффективны из-за холода.

Ключевое преимущество натрий-ионного аккумулятора-его устойчивость к полному разряду. Na-ion батарейку можно перевозить в абсолютно безопасном состоянии, разрядив ее до напряжения 0 вольт. Li-ion можно разряжать только до 2,5 вольт, иначе его можно выбросить, но при этом в аккумуляторе остается еще достаточно энергии для пожара.

Прорывы, запускающие развитие Na-ion

Ранее ключевой проблемой была низкая энергетическая плотность: не имело смысла брать вдвое больший по размеру аккумулятор для той же емкости. Современные же Na-ion достигли плотности, сопоставимой с некоторыми литиевыми аккумуляторами меньшей емкости.

Крупнейший производитель батарей CATL представил в 2023-2024 гг. вторую генерацию натрий-ионной платформы Naxtra с энергетической плотностью около 175 Wh/кг и планами массового производства. По словам компании, новые элементы по ресурсу и безопасности сопоставимы с литий-железо-фосфатными (LFP) аккумуляторами. Это ниже лучших Li — ion (более 250 Wh/кг), но достаточно для практического применения-тем более, что Na-ion дешевле и, следовательно, можно установить большее количество для увеличения дальности.

В США компания Natron Energy планирует открыть $1,4 млрд гигафабрику Na-ion, уменьшая зависимость от импорта. В Японии производитель Elecom представил первый потребительский павербанк на натрий-ионной клетке с удлиненным ресурсом и расширенным температурным диапазоном.

Впереди-дальнейшие исследования анодных материалов, электролитов и безанодных конструкций для повышения плотности и ресурса. Литиевые технологии тоже не стоят на месте, но они по-прежнему привязаны к дефицитному элементу.

Между тем, вы можете свободно приобрести Na-Ion аккумулятор в стандартных размерах, включая 18650, 26700 в онлайн-магазинах, включая Aliexpress.

Где Na — ion наиболее эффективны

• Стационарные системы накопления энергии .

• Легкие электромобили и городские авто , где важна дешевизна, долговечность и работа на морозе.

• Павербанки, инструменты и IoT-устройства , требующие тысяч циклов и широких температурных пределов.

• Гибридные аккумуляторы , где комбинация Na-ion и Li-ion позволяет использовать преимущества обоих.

Перспективы

По оценкам IDTechEx , себестоимость натрий-ионных элементов может упасть до ~$40/кВт·ч при масштабировании производства. Это значительно ниже литиевых аналогов, что обещает резкий рост спроса.

Na-ion, вероятно, станут не заменой, а дополнением к Li-ion, оставив последний только там, где портибна наибольшая плотность энергии, например, смартфоны и ноутбуки. Но если литий станет слишком дорогим или дефицитным, натрий-Ион может и полностью перебрать на себя рынок. Уже сегодня строится инфраструктура для массового производства этих аккумуляторов.

Техническое сравнение: Na-ion vs Li-ion NMC

Вывод

Na-ion батареи менее энергоемкие, но дешевле, безопаснее и выносливее. Их место — там, где важны долговечность и стабильность, а не максимальная плотность, — энергохранилища, бюджетные EV, бытовая электроника. Li-ion NMC останутся основой премиальных EV и компактных гаджетов, но давление на литий может изменить баланс в сторону натрия.

Apple продолжает исследовать способы использования технологии «умного матраса» вместе с датчиками температуры для определения начала менструальных циклов, а также в качестве инструмента для общего мониторинга здоровья.

С момента приобретения компанией Apple фирмы Beddit , специализирующейся на отслеживании сна, в 2017 году, продолжается активная работа над усовершенствованием таких систем. Самым последним результатом этих усилий стала функция Sleep Score в Apple Watch. В то же время Apple не отказывается от идеи использования технологий, интегрированных в кровать.

Хотя готового встроенного в матрас решения еще не представлено, компания уже получила два патента на соответствующую технологию. Один из них недавно был повторно подтвержден.

Этот повторно утвержденный патент описывает концепцию размещения датчиков поверх матраса, вероятно, под простыней. Благодаря такому расположению сенсоры могут непрерывно отслеживать температуру тела во время сна, что открывает возможность выявления ключевых изменений, связанных с менструальным циклом. В документе эта технология получила название » In-bed temperature array for menstrual cycle tracking» («массив температурных сенсоров в постели для отслеживания менструального цикла»).

Принцип работы остается неизменным по сравнению с предыдущей версией патента: создается базовая линия температуры, с которой система может обнаруживать изменения, свидетельствующие о наступлении овуляции.

В патенте говорится « » После определения температуры пользователя для каждого периода использования в наборе из двух или более периодов может быть идентифицировано как минимум одно изменение температуры между разными периодами. На основе этого изменения может быть определен день овуляции».

Важен уровень точности: необходимо зафиксировать момент, когда температура пользователя как минимум на 0,1°C выше , чем в два предыдущих периода с момента начала отслеживания. Также учитываются ночные смены: овуляцию можно определить, если температура в определенном периоде окажется как минимум на 0,2°C выше ранее зафиксированного максимума.

Сам факт повторной подачи и утверждения патента не обязательно означает фундаментальные изменения. Часто это делается по процедурным причинам, например, из-за истечения срока действия предварительной защиты. В этом случае существенных нововведений не наблюдается, однако очевидно, что Apple продолжает рассматривать такие разработки как перспективные.

Исследования компании в области сна также привели к созданию функции Sleep Score для Apple Watch.

Стоит отметить, что в настоящее время патентное ведомство США не публиковало обновленную информацию о предыдущем родственном патенте. Однако известно, что он был «сопровождающим» и назывался «Flexible temperature Sensing devices for body temperature sensing» («гибкие устройства для измерения температуры тела»).

В нем говорилось об отслеживании температуры человека во время сна, но акцент делался на преимуществах такого способа по сравнению с традиционными методами контроля состояния здоровья.

Apple отметила:»физиологические датчики, такие как устройства для измерения температуры, мониторы сердечного ритма или датчики уровня кислорода в крови, все чаще интегрируются в различные типы носимых устройств, таких как умные часы, одежда, очки, а также в предметы домашнего обихода — кровати, мебель и т. д.».

В документе подчеркивается, что такая интеграция позволяет осуществлять мониторинг здоровья во время привычных повседневных действий.

«Человек обычно измеряет температуру только при подозрении на болезнь или в рамках методов естественного планирования семьи. в таких случаях измерения не являются частью повседневной жизни, а данные обычно фрагментарны. Для систематического отслеживания температуру целесообразно интегрировать в объекты повседневного пользования — умные часы, одежду, постель и тому подобное».

Менструальные циклы являются важным индикатором здоровья, однако этой сфере уделялось недостаточно внимания в научных исследованиях. Apple уже выделила свои собственные инициативы в этом направлении, в то время как в других научных работах анализировалось влияние синдрома поликистозных яичников (PCOS) на общее состояние женщин.

Патент на отслеживание менструальных циклов зарегистрирован на пятерых изобретателей, в том числе Zijing Zeng и Joseph M. Schmitt , которые ранее работали над датчиками измерения температуры для iPhone.

Бум искусственного интеллекта сделал Nvidia самой дорогой компанией в мире, потому что ИИ требует тысяч видеокарт для работы. Однако в индустрии может произойти значительный сдвиг, который заставит Nvidia уступить место в пользу Apple. Оказывается, процессоры Apple M ARM также быстро обрабатывают ИИ, и все больше и больше специалистов используют макбуки, а не видеокарты в задачах ИИ.

Американские предприятия все активнее внедряют Mac не только для креативной работы или разработки приложений, но и как инфраструктуру для искусственного интеллекта, о чем свидетельствуют новые результаты исследования.

Согласно опросу MacStadium среди 300 ИТ-директоров, 73% респондентов назвали обработку задач ИИ основным сценарием использования оборудования Apple сегодня.

Практически все участники опроса отметили, что технологии Apple важны для их ИТ-стратегий, при этом 22% назвали их “критически важными”. В настоящее время Apple составляет в среднем почти две трети (63%) корпоративных конечных устройств, а 96% ИТ-директоров ожидают роста инвестиций в Mac в течение следующих 12-24 месяцев.

Кен Такелли, генеральный директор MacStadium, сказал, что результаты подтверждают тенденции, которые компания наблюдает в течение некоторого времени:

«Apple больше не связана исключительно с разработчиками. Mac обеспечивают работу нагрузок ИИ, исполнительных команд, креативных функций и корпоративных рабочих процессов в масштабах предприятия.

Когда организации ускоряют реализацию облачных стратегий, инфраструктура Apple становится неотъемлемой и готовой к использованию составляющей ИТ-сред.”

Задачи, связанные с искусственным интеллектом, уже опережают традиционные направления, такие как разработка приложений для iOS и macOS (68%). Создание, тестирование и развертывание рабочих процессов набрало 61%, за ними следуют функции удаленного рабочего стола (51%) и edge-computing (46%).

Основными факторами внедрения стали безопасность и конфиденциальность. Корпоративных пользователей привлекают аппаратные функции безопасности, модели изоляции и Apple silicon при развертывании частных облачных систем ИИ.

Почти две трети ИТ-директоров (60%) отметили, что Apple silicon оказал значительное влияние на решение расширить использование Mac, еще треть (33%) заявили, что он частично повлиял, и только 7% ответили, что он не имеет никакого значения.

Еще одним фактором стала облачная инфраструктура, ведь подавляющее большинство ИТ — директоров (97%) сообщили об использовании Mac в облаке, из которых 77% указали, что делают это масштабно-для поддержки удаленных команд и масштабирования рабочих процессов с поддержкой ИИ.

В целом результаты исследования показывают, что Mac постепенно переходит от нишевой роли в области разработки к более широкому применению в качестве инфраструктурной платформы.