9 октября Шведская королевская академия наук в Стокгольме назвала имена лауреатов Нобелевской премии по химии 2019 года. Лауреатами стали Джон Гуденаф (США), Стенли Уиттингхем (Великобритания) и Акира Йошино (Япония). Научная награда присуждена за разработку литиево-ионных батарей, которая велась ими уже несколько десятилетий назад.
В 1973 г. британец Стенли Уиттингхем начал исследовать сверхпроводимые материалы и создал катод из дисульфида титана, который можно было использовать в литиевых батареях. Его первые батареи были взрывоопасны, однако имели достаточно большую разность потенциалов — до 2 В. Американец Джон Гуденаф ближе к 1980 г. заменил ряд материалов в батареях, что сделало их намного мощнее, но они всё ещё не годились для массового использования. И только спустя ещё пять лет на базе катода Гуденафа японец Акира Йошино создал первую жизнеспособную и пригодную для коммерческого применения литиево-ионную батарею, в которой использовался углеродный материал — нефтяной кокс.
«Нобель» в большинстве случаев присуждают вполне заслуженно. А в этот раз еще и за изобретение, очень важное для ИТ-рынка. Ключевым моментом в развитии человечества (сейчас и на многие годы вперед) является постоянный доступ к Интернету, а значит — беспрерывное функционирование ИТ-оборудования. В результате ученые и инженеры всех ведущих мировых компаний ищут возможности по уменьшению размеров АКБ и повышению их емкости и надежности. И это касается не только смартфонов или ноутбуков, но и стационарных устройств, включая такие сложнейшие системы, как ЦОД. Здесь также критична «мобильность»: сроки на развёртывание и наращивание ИТ-инфраструктуры становятся всё более сжатыми, а плотность энергии непрерывно растет. В этой ситуации более компактные и легкие АКБ также оказываются критично важным фактором.
Вместе с тем классические технологии зачастую имеют непреодолимые физические ограничения, что заставляет отказываться от тех же кислотно-свинцовых батарей, и искать им альтернативу. У всех на слуху электромобили, где наблюдается настоящий бум, но компактные и мощные Li-Ion-батареи, на которых они работают, оказались востребованными и в других направлениях, и, в частности, в системах бесперебойного электроснабжения.
Извлекаемые текущими технологиями мировые запасы лития оцениваются примерно в 40 млн. тонн. Однако спрос на этот металл столь высок, что способы его добычи и переработки постоянно совершенствуются, позволяя постоянно повышать его доступность. Соответственно, наращивание масштаба производства удешевляет и стоимость Li-Ion-батарей, позволяя им быть востребованными во все новых отраслях.
Современные Li-Ion-батареи обладают целым рядом преимуществ по сравнению с пока более распространенными свинцовыми аккумуляторами для ИБП. Наличие в составе ИБП мощного зарядного устройства позволяет в полной мере ощутить одно из преимуществ Li-Ion —быструю перезарядку батарей. Li-ion-батареи занимают на 50-60% меньшую площадь, а также имеют при той же емкости втрое меньший вес благодаря более высокой удельной энергии (до 260 кВт·ч/кг против 70 кВт·ч/кг). Срок службы у них 10-15 лет (против 3-9 у свинцовых аналогов). Количество циклов заряда/разряда (>1000) тоже выше как минимум в 2,5 раза. Время полного заряда 0.5 —1.0 ч (против 6-12 ч).
Единственный недостаток данной технологии — это в 1.5-2 раза более высокая стоимость решения по сравнению с традиционными АКБ, однако благодаря отсутствию необходимости производить частую замену батарей общая выгода в стоимости владения Li-Ion-системами может достигать 40%. Учитывая тенденции развития технологии Li-ion-батарей и ежегодного снижения их стоимости, их востребованность будет только расти. Поэтому ИБП на их базе — наиболее перспективное решение.
На данный момент на российском рынке наиболее активно подобные решения внедряют компании APC by Schneider Electric, Delta Electronics, Impuls, Powercom. Но и другие игроки один за другим анонсируют возможность применения Li-Ion-батрей в своих ИБП.
Василий Мочар, аналитическая компания ITResearch
