Беспроводной аккумулятор: технология и устройства

Графеновые аккумуляторы окажут громадное влияние на все сферы повседневной жизни. Для примера, удельная емкость литий-ионного аккумулятора применяемого в настоящее время, составляет 200 Вт/ч на 1 кг веса. Графеновый аккумулятор такого же веса имеет удельную емкость 1000 Вт/ч.

Очевидно, что графеновая аккумуляторная батарея установленная, например, в Tesla Model S способна увеличить пробег электромобиля с 334 км до 1013 км на одной подзарядке. Кроме всего прочего такие батареи можно зарядить менее чем за 10 минут.

Конечно, чтобы достичь такой скорости заряда необходима мощная зарядная станция, но это уже не такая большая проблема.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройства

Графеновый аккумулятор такого же веса как литий-ионный (при 200 Вт/ч на 1 кг веса) имеет удельную емкость 1000 Вт/ч. Такая батарея установленная, например, в Tesla Model S способна увеличить пробег электромобиля с 334 км до 1013 км на одной подзарядке

Еще в декабре 2018 года индийская компания Log 9 Materials объявила, что работает над металлическими воздушно-воздушными батареями на основе графена, что в теории может даже привести к появлению электрических транспортных средств, работающих на воде.

Металлические воздушные батареи используют металл в качестве анода, воздух (кислород) в качестве катода и воду в качестве электролита. В воздушном катоде батарей используется стержень графена. Поскольку кислород должен использоваться в качестве катода, катодный материал должен быть пористым, чтобы воздух мог проходить, свойство, в котором графен превосходит другие.

Согласно Log 9 Materials, графен, используемый в электроде, способен увеличить эффективность батареи в пять раз при стоимости в одну треть.

Новые разработки графеновых аккумуляторов

Многие разработчики верят, что будущие аккумуляторы станут иметь совсем другую форму, строение и химический состав по сравнению с литий-ионными, которые в последнее десятилетие вытеснили иные технологии со многих рынков. Они считают, что будущее за графеновыми аккумуляторами.

Сравнительно недавно Graphenano, компания из Испании, продемонстрировала прототип графен-полимерного аккумулятора обладающего уникальной способностью – требуемое время его заряда в 3 раза меньше, чем для обыденных литий-ионных аккумуляторов. Конечно же успехи этой компании подхлестнули громадный интерес различных производителей, которые стали тотчас предвкушать все выгоды применения таких аккумуляторов.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройства

Эра графеновых аккумуляторов способна кардинальным образом изменить все мировое автомобилестроение.

В компании Graphenano разработали аккумулятор Grabat, который может обеспечить запас хода электромобиля до 800 км.  Ёмкость 2,3-вольтового Grabat огромна: около 1000 Вт⋅ч/кг. Для сравнения, у лучших образцов литий-ионных аккумуляторов — на уровне 180 Вт⋅ч/кг.

Разработчики утверждают, что аккумулятор заряжается всего за несколько минут — скорость зарядки/разрядки в 33 раза выше, чем у литий-ионных. Быстрая разрядка особенно важна для обеспечения высокой динамики разгона электромобилей.

Графеновые батареи менее громоздкие, чем их литий-ионные аналоги: масса графенового аккумулятора вдвое меньше массы литий-ионного. И что не маловажно, такие батареи не могут взорваться.

В конце 2015 года Graphenano открыли завод площадью более 7000 квадратных метров по производству графен-полимерных аккумуляторов в испанском городе Екла, благодаря объединению усилий с группой химиков из Национального университета Кордовы и компанией Grabat Energy.

Было создано специальное оборудование для обеспечения 20 сборочных линий на 80 миллионов ячеек. Эти аккумуляторы не будут производить газ и не будут пожароопасными, заявляют в Graphenano, даже короткое замыкание им не будет страшно.

Полимер был сертифицирован при сотрудничестве с институтами Декра (Испания) и TUV (Германия).

Графен представляет собой слой атомов углерода толщиной в один атом, расположенный в гексагональной решетке (в виде шестиугольников). Это строительный блок углерода, но графен сам по себе является замечательным веществом, обладающим множеством удивительных свойств, которые постоянно дают ему название «чудо-материал».

Беспроводной аккумулятор: технология и устройства

Графен — это слой атомов углерода толщиной в один атом, расположенный в гексагональной решетке.

Как улучшить характеристики существующих аккумуляторов

В области аккумуляторов обычные материалы для аккумуляторных электродов (и перспективные) значительно улучшаются при добавлении графена.

Графеновая батарея может быть легкой, долговечной и подходящей для накопления энергии большой емкости, а также для сокращения времени зарядки.

Это продлит срок службы батареи, что связано с количеством углерода, который нанесен на материал или добавлен к электродам для достижения проводимости, а графен добавляет проводимости, не требуя количества углерода, которое используется в обычных батареях.

Графен может улучшить такие свойства батареи, как плотность энергии и форму, различными способами. Так литий-ионные аккумуляторы (и другие типы аккумуляторных батарей) могут быть улучшены путем введения графена в анод аккумулятора и использования проводимости материала и характеристик большой площади поверхности для достижения морфологической оптимизации и производительности.

Также было обнаружено, что создание гибридных материалов также может быть полезным для улучшения качества батареи. Например, гибрид катализа оксида ванадия (VO2) и графена может быть использован на литий-ионных катодах и обеспечивает быструю зарядку и разрядку, а также большую стойкость цикла зарядки.

В этом случае VO2 обладает высокой энергоемкостью, но плохой электрической проводимостью, что можно решить, используя графен в качестве своего рода структурной «основы», на которой можно присоединить VO2- создавая гибридный материал, который обладает как повышенной емкостью, так и превосходной проводимостью.

Исследователи ищут новые типы активного электродного материала, чтобы вывести батареи на новый уровень высокой производительности и долговечности и сделать их более подходящими для больших устройств.

Наноструктурированные материалы ионно-литиевых батарей могут обеспечить хорошее решение.

По последним данным исследователи из Венского университета и международные ученые разработали новый наноструктурированный анодный материал для ионно-литиевых батарей, который увеличивает емкость и срок службы батарей.

2D/3D нанокомпозит на основе смешанного оксида металла и графена, разработанный двумя учеными и их командами, как утверждается, серьезно улучшает электрохимические характеристики литий-ионных аккумуляторов.

Основанный на смешанном мезопористом оксиде металла в сочетании с графеном, этот материал может обеспечить новый подход к более эффективному использованию батарей в больших устройствах, таких как электрические или гибридные транспортные средства.

Новый электродный материал обеспечил значительно улучшенную удельную емкость с беспрецедентной обратимой циклической стабильностью в течение 3000 обратимых циклов зарядки и разрядки даже при очень высоких режимах тока до 1280 миллиампер.

Для сравнения, современные литий-ионные аккумуляторы теряют свою эффективность после примерно 1000 циклов зарядки.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройства

Устройство графенового аккумулятора. Расщепленный кристалл стремится снова стать объемным. Ученым удается сдерживать двухмерную структуру и заставить работать в виде гальванического элемента.

Стабильность зависит от подобранной электронной пары. Устройством аккумулятор напоминает литий-ионные, но вместо графитового слоя внедрен графеновый. Российские исследователи заменили анод оксидом магния.

Композиция дешевле, меньше нагревается аккумулятор и уменьшается опасность возгорания.

Финансовые проблемы реализации научных достижений

Проблема создания новых аккумуляторных батарей еще и в том, что сейчас исследованиями в области элементов питания занимается слишком много компаний.

Проектов просто огромное количество — от «пенных» и жидких батарей до аккумуляторов с экзотическими соединениями в составе электролита. И явного лидера среди всех этих компаний нет.

Особого энтузиазма такая ситуация не вызывает и среди инвесторов, которые не слишком охотно выделяют деньги на новые проекты.

А денег требуется много. «Для того, чтобы создать небольшую промышленную линию по производству аккумуляторов, создаваемых по новым технологиям, требуется около $500 млн. И даже, если бы перспективный аккумулятор был создан, перевести научную работу в сферу коммерции не так просто.

Разработчики мобильных устройств или производители электромобилей будут тестировать новые батареи годами, прежде, чем принять решение. Инвестиции за это время не окупятся, а компания-разработчик будет убыточной. Ученые утверждают, что наладить промышленную линию стоимостью в $500 млн.

сложно, особенно, если бюджет на год составляет $5 млн.

И даже в том случае, когда новая технология попадет на рынок, производителю аккумуляторов нового типа придется пережить нелегкий период адаптации и поиска покупателей. Но пока что до этого этапа никто не доходил.

Так, компании Leyden Energy и A123 Systems, разработавшие новые, вполне перспективные технологии, так и не вышли на рынок. Им просто не хватило для этого денег. Еще два перспективных «энергетических» стартапа, Seeo и Sakti3, были куплены другими компаниями.

Причем суммы этих двух сделок были гораздо ниже того, на что рассчитывали первые инвесторы компаний.

Крупнейшие производители электроники, Samsung, LG и Panasonic, заинтересованы больше в совершенствовании текущих своих продуктов и увеличении числа их функций, чем в получении батарей нового типа.

Поэтому пока что продолжается процесс оптимизации Li-Ion батарей, созданных еще в 70-х годах прошлого века. Остается надеяться, что у графеновых аккумуляторов все же получится разорвать порочный круг.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройства

Графен обеспечил значительно улучшенную удельную емкость с беспрецедентной обратимой циклической стабильностью в течение 3000 обратимых циклов зарядки и разрядки даже при очень высоких режимах тока до 1280 миллиампер.

Читайте также:  Телефон с двумя аккумуляторами

Что дальше?

Сегодня на исследования графена выделено несколько миллиардов долларов, и по прогнозам ученых, этот материал сможет заменить собою кремний в полупроводниковой промышленности.

Графен несомненно перевернет мир технологий, в том числе и созданием новых аккумуляторных батарей в ближайшие годы, не в последнюю очередь еще и потому, что он недорог в производстве, и очень распространен в природе.

Каждая из стран имеет его в изобилии.

Аккумуляторы на основе графена быстро становятся сопоставимыми по эффективности с традиционными твердотельными аккумуляторами. Они все время продвигаются, и скоро они превзойдут своих твердотельных предшественников. Дополнительные преимущества, связанные с присутствием графена в электродах, могут быть полезны, даже если эффективность не так высока.

Для батарей, которые обладают аналогичной эффективностью, графеновые батареи являются идеальным выбором, они начали набирать обороты на коммерческом рынке. Ожидается, что мировой рынок графеновых аккумуляторов к 2022 году достигнет 115 миллионов долларов, увеличившись в среднем на 38,4% в течение прогнозируемого периода с рынком с доходом около 38% ».

Беспроводной аккумулятор: технология и устройства

Шведские исследователи из Chalmers смешивают графен и серу для новых литиево-серных батареи, теоретическая плотность энергии которых примерно в пять раз выше, чем у литий-ионных.

Новая идея исследователей — пористый губчатый аэрогель, изготовленный из восстановленного оксида графена, который действует как автономный электрод в элементе батареи и позволяет лучше и более эффективно использовать серу.

Удивительные свойства графена

Графен является самым тонким материалом, известным человеку, толщиной в один атом, а также невероятно прочным — примерно в 200 раз прочнее стали. Кроме того, графен является отличным проводником тепла и электричества и обладает интересными способностями поглощения света.

В целом графен характеризуется как материал с наивысшей подвижностью электронов среди всех известных материалов.

Графеновый слой можно представить, как одну молекулу в которой электроны без преград передвигаются между ее границами – таким образом графеновый проводник способен проводить электричество практически без потерь.

Графен  – легкий, он весит всего 0,77 миллиграмма на квадратный метр. Поскольку это один 2D-лист, он имеет самую высокую площадь поверхности из всех материалов.

Листы графена являются гибкими, и фактически графен является наиболее растяжимым кристаллом — вы можете растянуть его до 20% от его первоначального размера, не разбивая его. Наконец, идеальный графен также очень непроницаем, и даже атомы гелия не могут пройти через него.

Он также считается экологически чистым и устойчивым, с неограниченными возможностями для многочисленных применений. Это действительно материал, который может изменить мир с неограниченным потенциалом для интеграции практически в любую отрасль.

Когда листы графена предоставлены сами себе, они будут складываться и образовывать графит, который является наиболее стабильной трехмерной формой углерода при нормальных условиях.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройства

Графеновый слой можно представить, как одну молекулу в которой электроны без преград передвигаются между ее границами. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Что нужно знать о беспроводной зарядке

В 1820 году Андре-Мари Ампер доказал , что электрический ток создаёт магнитное поле, а в 1831-м Майкл Фарадей открыл закон индукции, который стал основой работы современных беспроводных зарядок.

В 1888 году Генрих Герц подтвердил существование электромагнитного поля. Его исследования помогли Николе Тесле впервые передать энергию на расстояние. Это случилось в 1893 году на всемирной выставке в Чикаго.

До конца XX века с передачей энергии на расстояние разными способами экспериментировали многие учёные. Исследования продолжаются до сих пор.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройстваПроцесс беспроводной зарядки / techarmor.com

Массовый интерес к беспроводной зарядке зародился только после бума мобильных устройств уже в XXI веке.

Сегодня этим вопросом занимаются организации Wireless Power Consortium и AirFuel Alliance.

Какие есть стандарты беспроводной зарядки

Чтобы зарядить смартфон без проводов, используется пара катушек: одна в зарядной станции, которая подключена к питанию, другая в устройстве.

Когда на первой катушке появляется ток, вокруг неё образуется магнитное поле, которое передаёт его на вторую.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройстваБеспроводная зарядка изнутри / belkin.com

Магнитное поле появляется из-за использования переменного тока высокой частоты. Он преобразовывается в постоянный, когда передаётся на устройство.

В зависимости от частоты тока в работу включаются магнитная индукция или магнитный резонанс.

Магнитно-индукционные станции

Они передают энергию на расстояние около 10 мм и используют для этого частоту переменного тока 100–357 кГц. Чтобы зарядить смартфон с помощью такой станции, он должен поддерживать конкретный диапазон её частот.

Магнитное поле не проходит через металл, поэтому беспроводная зарядка возможна только на смартфонах, задняя панель которых сделана из стекла или пластика. При этом даже толстый защитный чехол может помешать процессу зарядки.

По принципу магнитной индукции работают беспроводные зарядки Qi и PMA.

Qi

Разработкой стандарта Qi с 2008 года занимается организация Wireless Power Consortium (WPC), в которую входят производители зарядок из Америки, Европы и Азии. Его спецификации находятся в общем доступе .

Этот стандарт беспроводной зарядки используют в iPhone 8 и более новых смартфонах Apple, а также во всех устройствах Samsung линейки Galaxy S последних пяти лет.

С ним также работают компании Xiaomi, Huawei, LG, Sony, Asus, Motorola, Nokia, HTC.

PMA

Разработкой стандарта PMA с 2012 года по 2015-й занималась организация Power Matters Alliance (PMA).

Он в большей мере распространён в США. Там его продвигали сотовый оператор AT&T и сеть кофеен Starbucks.

Сегодня Power Matters Alliance в составе AirFuel Alliance занимается развитием альтернативного типа беспроводной зарядки AirFuel. Но вместе с Qi этот стандарт до сих пор поддерживают смартфоны Samsung, включая последние флагманы Galaxy S10, S10+ и S10e.

Магнитно-резонансные станции

В отличие от станций, работающих на магнитной индукции, в них применяется увеличенная вплоть до 6,78 МГц частота тока. Это позволяет расширить радиус зарядки до 40–50 мм.

В таких беспроводных зарядках также используется набор из двух катушек. Но они могут не находиться друг напротив друга, поэтому зарядные устройства необязательно должны быть выполнены в виде подставок или ковриков.

По принципу магнитного резонанса работают беспроводные зарядки стандартов Rezence и AirFuel.

Rezence

Разработкой Rezence с 2012 года по 2015-й занималась организация Alliance for Wireless Power (A4WP).

За счёт увеличения расстояния зарядки стандарт позиционировали как более удобную альтернативу Qi и PMA. Сейчас A4WP входит в состав AirFuel Alliance и работает над стандартом AirFuel.

Rezence продвигали производители комплектующих Broadcom, Gill Electronics, Integrated Device Technology (IDT), Intel, Qualcomm, Samsung Electronics, Samsung Electro-Mechanics, а также WiTricity.

AirFuel

Этот тип беспроводной зарядки ещё не вышел в массовое производство. Потенциал его распространения пока неясен, но компания Huawei планирует комплектовать им все свои смартфоны.

Разработкой стандарта AirFuel, который станет продолжением Rezence, с 2015 года занимается организация AirFuel Alliance.

В теории AirFuel можно спрятать даже под стол или другую поверхность. Через неё станции смогут одновременно работать с несколькими устройствами: смартфонами, наушниками, ноутбуками.

Что нужно знать о мощности беспроводных зарядок

Беспроводные зарядки отличаются по входной и выходной мощности: обычно она варьируется от 5 до 20 Вт.

Её уровень указывают на корпусе устройства, на коробке, на официальном сайте производителя. Его также можно узнать из обзоров.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройстваZMI WTX10 Wireless Charger на 18 Вт / aliexpress.com

Некоторые компании вместо мощности в ваттах указывают напряжение в вольтах и силу тока в амперах. По их значениям также можно узнать, насколько быстро можно зарядить устройство.

Мощность зарядки в ваттах = напряжение в вольтах × силу тока в амперах.

Беспроводные зарядки могут поставляться без блока питания. Их входную мощность нужно знать, чтобы определить, какой подойдёт для их полноценной работы. Мощность стандартного блока питания iPhone — 5 Вт, iPad — 12 Вт, Galaxy S10 — 25 Вт.

Если входной мощности достаточно, устройство должно выдавать максимальную выходную. Зарядка ZMI WTX10 Wireless Charger выдаёт 18 Вт, двойной док Samsung EP-P5200 — 10 Вт, рекомендованная Apple зарядка Belkin Boost Up Special Edition — 7,5 Вт.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройстваBelkin Boost Up Special Edition на 7,5 Вт / belkin.com

При этом нужно понимать, с какой мощностью беспроводной зарядки работает ваш смартфон. iPhone 8, 8 Plus и X на iOS 12 поддерживают 7,5 Вт, iPhone XS, XR и XS Max, Galaxy S10 — 10 Вт.

Чтобы определить примерную скорость зарядки в часах от 0 до 100%, ещё нужно знать ёмкость аккумулятора смартфона в ватт-часах и учитывать коэффициент полезного действия (КПД) беспроводной зарядки — обычно 75–90%.

Скорость зарядки в часах = ёмкость аккумулятора в ватт-часах / выходную мощность зарядки (или смартфона, если она меньше) в ваттах / КПД в % × 100%.

Читайте также:  Автомобильный аккумулятор аком

Чтобы зарядить аккумулятор iPhone XS Max на 12,08 Вт∙ч с помощью ZMI WTX10 Wireless Charger, уйдёт не меньше 1⅓–1⅔ часа. При этом к сети её можно подключить стандартным блоком питания.

Что нужно знать, используя беспроводную зарядку

Как установить смартфон на зарядную станцию

Положите смартфон в центр беспроводной зарядки или на место, предусмотренное производителем.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройстваСмартфон на беспроводной зарядке стандарта Qi / aliexpress.com

Убедитесь, что зарядка началась. Если этого не случилось, ваш смартфон не поддерживает такой способ передачи энергии или вы используете слишком толстый чехол.

Как избежать перегрева во время беспроводной зарядки

Во время беспроводной зарядки смартфон нагревается больше обычного. Чтобы избежать перегрева, он может временно отключить передачу энергии, когда заряд аккумулятора достигнет 80%.

Не используйте громоздкие чехлы, которые мешают естественному теплообмену. И не кладите на устройство, которое заряжается, посторонние предметы. Опасно накрывать его тканью, которая ограничит циркуляцию воздуха.

Как долго смартфон может находиться на беспроводной зарядке

Смартфон может находиться на беспроводной зарядке всю ночь напролёт. Когда заряд его аккумулятора достигнет 100%, передача энергии прекратится.

Главное, используйте качественные зарядку, кабель и блок питания, чтобы избежать короткого замыкания.

Стоит ли покупать беспроводную зарядку сегодня

Беспроводная зарядка станет хорошим подарком для коллеги или делового партнёра, она займёт достойное место на рабочем столе дома или в офисе.

Но до покупки беспроводной зарядки нужно обязательно взвесить её преимущества и недостатки.

Преимущества

  • Можно просто положить смартфон на зарядное устройство, и он тут же начнёт восполнять энергию.
  • Не нужно искать кабель с подходящим коннектором (Lightning, microUSB, USB-C).
  • Уменьшается износ кабелей питания, портов и коннекторов.

Недостатки

  • Беспроводная зарядка работает медленнее проводной из-за меньшего КПД.
  • Зарядная станция редко идёт в комплекте, обычно её приходится докупать отдельно.
  • Нельзя полноценно использовать смартфон во время зарядки.
  • Если случайно сместить смартфон, лежащий на станции, зарядка может прекратиться.
  • Толстые защитные чехлы и чехлы с металлическими частями могут мешать работе беспроводной зарядки.
  • Беспроводную зарядку не всегда удобно брать с собой.

У беспроводной зарядки сегодня больше минусов, чем плюсов.

Пока она находится на начальном этапе развития, поэтому нужно чётко понимать, где и когда её уместно использовать.

Беспроводное зарядное устройство удобно на рабочем столе. Можно поставить его на прикроватную тумбу и класть на него смартфон перед сном. Но совсем неудобно брать такую зарядку в путешествие и использовать на ходу.

С развитием стандартов Qi и AirFuel беспроводные зарядки будут использоваться повсеместно. Но для этого производителям предстоит расширить радиус действия, увеличить скорость зарядки и разобраться с остальными недостатками.

Читайте также ⚡️

Что такое беспроводная зарядка и как она работает?

Беспроводной аккумулятор: технология и устройства

Что такое беспроводная зарядка?

В большинстве современных беспроводных систем зарядки используется метод, называемый индукционной передачи мощности. В основном, это использует электрические катушки в одном устройстве для генерации тока внутри другого устройства.

Хотя эта технология может показаться инновацией в эпоху информации но ее истоки лежат в индустриальную эпоху. В 1894 году пара французских ученых разработала индукционную систему питания для электромобиля. Однако с популярностью двигателей внутреннего сгорания эта технология была быстро забыта.

Начиная с 1970-х годов, она начала привлекать к себе больше внимания. Различные ученые предложили новое, инновационное использование для передачи энергии индукции. Например, было несколько попыток использования транспортных средств с индукционным приводом, но они отошли на второй план, не оказав реального влияния на рынок.

Затем, в начале 90-х годов, зарядное устройство с индуктивным питанием, наконец, совершило прорыв. Но это не было использовано для телефонов. Это использовалось для электрических зубных щеток Oral-B.

С тех пор несколько компаний стали партнерами в разработке единого стандарта и в 2008 году был основан Wireless Power Consortium (WPC).

В 2010 году они определили стандарт Qi, который используется для большинства зарядных устройств для мобильных телефонов.

Беспроводные зарядные устройства

В течение следующих нескольких лет телефонные компании начали поддерживать этот стандарт. Первой была Nokia с выпуском Nokia 920 в 2012 году. Samsung последовал за ней в 2014 году, а Apple наконец-то вышла на рынок в 2016 году. Поскольку все крупные производители теперь используют стандарт Qi, на этом мы сосредоточимся.

Как работает беспроводная зарядка?

Беспроводная зарядка работает, пропуская ток через магнитную катушку, которая сделана из меди. Вместо того, чтобы быть постоянным током, ток колеблется, что означает, что он очень быстро меняет направление. Это создает небольшое локализованное магнитное поле, которое постоянно меняет полярность. Чем сильнее ток и чем быстрее колебание, тем сильнее будет магнитное поле.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройства

Между тем внутри приемного устройства есть аналогичная катушка. Когда он подходит достаточно близко к зарядному устройству, магнитное поле создает — или «индуцирует» — электрический ток внутри катушки. Этот ток передается через небольшой выпрямитель, который обеспечивает его соответствие требованиям батареи. Оттуда он работает на вашу батарею, как стандартное зарядное устройство.

Большие катушки или несколько катушек могут еще больше увеличить мощность, обеспечивая беспроводную зарядку даже очень мощных батарей. В зарядных устройствах для смартфонов катушки имеют диаметр всего несколько дюймов. Это не дает очень мощный ток, но этого достаточно, чтобы зарядить смартфон.

Читайте: Внешний беспроводной аккумулятор Samsung

В настоящее время предпринимаются попытки использовать индукционную мощность для зарядки более крупных батарей. Например, в настоящее время WiTricity продает автомобильное зарядное устройство с несколькими 10-дюймовыми катушками. Это допускает экстремальные уровни эффективности, более 90 процентов, при достаточно сильном токе для зарядки электромобилей.

Преимущества беспроводной зарядки

Итак, что делает беспроводную зарядку лучше, чем традиционная проводная зарядка? Есть несколько ощутимых преимуществ.

  • Очевидно, что нет необходимости в кабелях. Это означает отсутствие путаницы и отсутствие необходимости в отдельных зарядных кабелях для всех ваших электронных устройств.
  • Улучшенная долговечность. Поскольку вы не подключаете провода постоянно и не выдергивайте их, в зарядном порту устройства нет износа. Беспроводная зарядка также снижает риск повреждения зацепления или удара по зарядному шнуру.
  • Беспроводные зарядные устройства всегда включены. Если оставить подключенное зарядное устройство Qi, вы можете более или менее забыть, что в нем даже есть вилка. Если вы когда-нибудь забыли подключить зарядный кабель телефона к USB-порту, вы оцените это преимущество.
  • В некоторых устройствах это может устранить необходимость в открытых соединениях. Хотя на рынке не так много устройств, поддерживающих только беспроводную зарядку. Возможность телефона без порта зарядки, тем не менее, является многообещающей.

Что такое двусторонняя беспроводная зарядка?

Двусторонняя беспроводная зарядка, иногда называемая двусторонней зарядкой, позволяет одному устройству заряжать второе устройство. Он работает аналогично сквозной зарядке для банка питания.

Если это звучит немного расплывчато, давайте разберемся с примером. Предположим, у вас есть только одно беспроводное зарядное устройство, но вам нужно зарядить смартфон, а также набор беспроводных наушников. Вы можете положить свой телефон в зарядное устройство и установить наушники в верхней части телефона, и оба будут заряжаться.

Беспроводные зарядные устройства

Последние телефоны Samsung поддерживают эту функцию в течение нескольких месяцев с помощью функции «Wireless PowerShare». IPhone следующего поколения также будет поддерживать двустороннюю беспроводную зарядку.

Как вы использовать беспроводное зарядное устройство?

Для современных смартфонов, которые имеют эту встроенную технологию, это довольно просто.

  • Подключите беспроводное зарядное устройство к источнику питания. Как правило, это будет настенная розетка, но некоторые зарядные устройства также позволяют работать от источника питания, если вы находитесь в дороге.
  • Убедитесь, что зарядное устройство находится на ровной поверхности. Таким образом, ваш телефон не соскользнет и не будет поврежден.
  • Затем просто положите свой телефон на верхнюю часть зарядного устройства. Чем ближе к центру, тем эффективнее он будет заряжаться. Как только это будет сделано, ваш телефон или другие устройства начнут заряжаться в течение нескольких секунд.

Если вы хотите использовать свое беспроводное зарядное устройство для более старых устройств, есть доступные приемники Micro USB Qi. Они похожи на крошечные ключи. Просто подключите приемник к порту зарядки вашего устройства и повторите шаги, описанные выше.

Чем беспроводная зарядка отличается от проводной зарядке?

Есть несколько важных различий между беспроводной и проводной зарядкой. Мы уже упоминали несколько преимуществ, в том числе улучшенную долговечность, возможность зарядки нескольких устройств и очевидный факт, что вам не нужен кабель. Кроме того, они также устраняют риск взлома вашего смартфона, подключившись к общедоступному USB-терминалу в аэропорту или на вокзале.

Тем не менее, есть несколько недостатков, о которых вы также должны знать.

Начнем с того, что беспроводная зарядка менее эффективна, чем проводная зарядка. В зависимости от вашего зарядного устройства зарядка устройства может занимать в два раза больше времени. Более того, беспроводная зарядка не поддерживает функции быстрой зарядки, которые есть во многих устройствах USB Type-C.

Беспроводная зарядка может вызвать перегрев устройства, хотя это происходит редко. Тем не менее, известно, что это вызывает проблемы у некоторых людей.

Беспроводной аккумулятор: технология и устройства

Наконец, беспроводные зарядные устройства стоят дороже, чем простой шнур для зарядки. Следует признать, что это незначительная проблема. Беспроводное зарядное устройство обойдется вам примерно в в два раза дороже чем хороший кабель.

Может ли беспроводная зарядка повредить аккумулятор?

Верьте или нет, беспроводная зарядка на самом деле лучше для вашей батареи, чем проводная зарядка. Поскольку ток проходит через зарядное устройство и только косвенно достигает вашего телефона, снижается риск повреждения от скачков напряжения или других сбоев.

Хотя мы упоминали, что беспроводные зарядные устройства могут вызвать перегрев вашего устройства, это происходит редко и почти никогда не произойдет на хорошем качественном устройстве. Современные литий-ионные аккумуляторы имеют модуль защитной схемы (PCM), который автоматически отключает ток, если аккумулятор становится слишком горячим. Только дешевые телефоны не будут иметь эту функцию.

Работает ли беспроводная зарядка, если у телефона есть чехол?

Ответ — да, по большей части. Поскольку беспроводная зарядка не зависит от физического контакта, небольшое количество дополнительного разделения, создаваемого большинством телефонных чехлов, не будет иметь значения.

Тем не менее, очень толстый корпус может привести к некоторой потере эффективности. Если вы используете очень толстый чехол для телефона, ваш телефон может заряжаться немного медленнее.

Беспроводные зарядные устройства

Единственный случай, когда вы столкнетесь с серьезной проблемой, — это использование металлического чехла для телефона. Алюминиевые чехлы для телефонов — нишевый продукт, но некоторые люди предпочитают их из-за их чрезвычайной долговечности. К сожалению, небольшое магнитное поле не проникает в алюминиевую оболочку.

Возможна ли беспроводная зарядка на большие расстояния?

Да возможна. Проблема в том, что для зарядки на любом значительном расстоянии около 1 метра требуется чрезвычайно сильное магнитное поле. Это мощное поле может нанести радиационный ущерб людям, домашним животным. Очевидно, это плохая идея для комнаты. Никто еще не нашел решение этой проблемы.

Тем не менее, несколько компаний работают над решением этой проблемы. Например, в 2018 году Apple запатентовала беспроводное зарядное устройство RF. Тем не менее, они еще ничего не сделали с ним. Придется подождать и посмотреть, как развивается технология.

 Новые эксперименты были сосредоточены на зарядке с помощью оптического света и других альтернативных методов. Но на момент написания этой статьи никто не выпустил беспроводное зарядное устройство дальнего радиуса действия, пригодное для домашнего использования.

Источник: powerbankexpert

Загрузка…

Беспроводная зарядка. Устройство и работа. Применение и особенности

Технологии в последнее время стремительно развиваются. Еще недавно люди удивлялись появлению устройствам с сенсорными дисплеями, а сегодня активно ими пользуются. Уже совсем скоро мир сможет увидеть еще не одну технологическую революцию, которая перевернет взгляды на привычные вещи. Среди них можно назвать появление технологии беспроводная зарядка. Над ней работает множество компаний и не далек тот день, когда ею будут пользоваться повсеместно. И это касается не только смартфонов, но и всех современных устройств с аккумуляторами. Планируется, что данная технология будет внедрена и в автомобили.

Принцип действия

Беспроводная зарядка – сравнительно новая технология, быстро набирающая обороты. Современной науке известно несколько способов, обеспечивающих беспроводную или бесконтактную передачи энергии. Но большие перспективы реализации в серийном применении заслуживает беспроводная передача электроэнергии на базе явления электромагнитной индукции.

Принцип действия зарядки предполагает использование первичной катушки, то есть источника, и вторичной катушки в виде приемника:

  • Катушки создают систему с индуктивной связью.
  • Переменный ток, который протекает в обмотке указанной первичной катушки, образует магнитное поле, индуцирующее в приемной катушке напряжение. Оно может быть задействовано для зарядки аккумулятора, либо для питания устройства.

Именно магнитное поле является основой зарядки. В то же время при ослабевании магнитного поля индуктивная связь утрачивает эффективность. То есть при удалении вторичной катушки от первичной, происходит рассеивание магнитного поля. Оно просто не доходит до вторичной катушки. В результате индуктивная связь даже при увеличении на сравнительно малые расстояния становится неэффективной.

Особенности беспроводной зарядки

Технология беспроводной зарядного устройства базируется на исследованиях Фарадея и Теслы, которые проводили опыты по передачи электричества в воздушном пространстве при помощи электромагнитной индукции. Как раз благодаря усовершенствованию идей и разработок этих величайших ученых сегодня появилась беспроводная зарядка для телефона и многие иные приспособления.

В указанной технологии сложного практически ничего нет, так как это симбиоз известных методик накопления энергии, магнитных полей и электромагнитов.

Вкратце беспроводная зарядка на примере смартфона выглядит следующим образом:

  • При попадании в магнитное поле мобильного устройства на передатчик индукционной энергии передается сигнал о появлении в зоне действия определенного приемника энергии. В большинстве случаев указанный сигнал передается смартфоном через NFC при моменте, когда он оказывается на устройстве беспроводной зарядки.
  • Устройство передатчик приступает к подаче тока на индукционную катушку, которая создает вокруг себя магнитное поле необходимой мощности. В соответствии с действующими стандартами на катушку выдается порядка 5 Ватт, они преобразуются в облако магнитного поля, у которого радиус порядка 4 см.
  • В свою очередь приемник индукционной энергии приводит в действие свою индукционную пластину с катушкой, начинающей под действием электромагнитных импульсов выделять электрический ток.
  • Ток идет на аккумулятор так, будто катушка, которая имеется в устройстве, является стандартным зарядным устройством. Магнитное поле преобразуется в обычное электричество и отправляется непосредственно на аккумулятор в устройстве. Все очень просто.

Применение беспроводной зарядки

Сегодня многие компании работают в направлении внедрения технологии беспроводной зарядки в своих изделиях. То есть везде, где устройство использует аккумулятор, могут быть внедрены технологии беспроводной зарядки. Уже сегодня некоторые модели Samsung, Apple и LG в штатной комплектации включают указанные зарядные устройства.

Известные производители смартфонов, такие как Nexus, Apple, Samsung, Asus и LG уже во всю создают специальные QI-совместимые мобильные устройства, которые могут заряжаться беспроводным способом. Тем более эффективность беспроводной зарядки на текущий момент достигает 80%, что сравнимо с данными, которые демонстрируют традиционные зарядные устройства.

Использование беспроводной зарядки сегодня актуально и в автомобиле. Вызвано это тем, что лишние провода в салоне не нужны, ведь они очень мешают водителю.

Некоторые автомобильные производители, к примеру, Toyota, General Motors и Chrysler уже оснащают свои машины эффективными беспроводными зарядными устройствами.

Однако часто они идут в качестве дополнительной опции, за которую нужно платить. Стоимость в среднем составляет 200 долларов.

Внешне устройство выглядит как коврик небольшого размера, на можно положить смартфон, после чего тот начнет заряжаться. Существуют модели автомобилей, где б/п зарядка непосредственно встроена в нишу подлокотника.

Если в машине нет беспроводной зарядки, то можно использовать отдельный аксессуар. Они продаются по цене от 1000 рублей. Конструкции крепления устройства различны – в виде коврика или на присоске.

Однако следует учитывать, что и мобильный телефон должен иметь QI-совместимость.

Достоинства и недостатки

Среди достоинств можно отметить:

  • Удобство в отсутствии проводов.
  • Можно использовать чехол любой формы, кроме металлического.
  • Удобство в использовании смартфона в качестве навигации при езде на автомобиле.
  • Не нужно искать кабель питания формата, который подходит к конкретному устройству. К тому же именно разъемы MicroUSB часто выходят из строя.
  • Беспроводная зарядка обеспечивает удобство: просто положил для зарядки, нет нужды доставать кабель, втыкать в разъем, тянуться и втыкать в розетку, а затем повторять процесс в обратном порядке после заряжания.

Среди недостатков можно отметить:

  • Необходимость покупки дополнительного оборудования.
  • Ограничение по применяемым чехлам.
  • Дольше время зарядки в сравнении с традиционным способом.
  • Необходимость правильно ставить смартфона на платформе, ведь смещение на пару см приведет к снижению тока заряда в 2 раза.

Беспроводная зарядка на ближайшее будущее

В скором времени мир должен полностью преобразиться и все это благодаря беспроводной зарядке:

  • Великобритания готовится испытать фантастические технологии по зарядке электрокаров во время движения. Будет построена экспериментальная трасса, которая будет заряжать батарейные автомобили энергией. Особенная дорога в скором времени появится и в Тель-Авиве. Электромобили в будущем смогут заряжаться по воздуху, им уже будет не нужен бензин. На воздушное электричество перейдут троллейбусы, автобусы и поезда. Возможно даже и самолеты. В результате пропадут висячие провода, заправки, технологии, загрязняющие природу. Экология сразу станет лучше.
  • Смартфон в скором времени можно будет заряжать, не вынимая из кармана брюк. Стоит только подойти к источнику питания, который находится в нескольких метрах. Над этим активно работает компания TechNovator.
  • Электричество будет передаваться посредством технологии Wi-Fi. Это позволит внедрить совершенно новые устройства для облегчения жизни человека.

Похожие темы:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *