Типы батареек

Лабораторные испытания

Прототипы бета-гальванических батарей, разработанные в Nano Diamond Battery, были протестированы в двух лабораториях – Кавендишской лаборатории Кембриджского университета и Ливерморской национальной лаборатории им Э. Лоуренса. Результаты испытаний показали, что творение ученых компании обходили другие элементы питания на основе синтетических алмазов – если те демонстрировали 15-процентный прирост эффективности в сравнении с традиционными батареями, включая литий-ионные, то в случае разработки Nano Diamond Battery этот показатель был 40-процентным.

Форму батарее Nano Diamond Battery можно придать любую

В то же время разработчики пока не могут точно сказать, когда элементы питания, основанные на разработанной ими технологии, начнут использоваться повсеместно. Первые версии таких элементов питания, пригодные для повседневного использования, могут появиться в течение двух лет.

Николай Козак, Дом.рф: Февраль 2022 г. для нас стал уколом адреналина в части имортозамещения ИТ
Импортозамещение

По их заявлению, использование таких батарей, к примеру, электромобилях намного более эффективно в сравнении с литиевыми. При тех же габаритах они смогут нести в себе большее количество энергии, а использование дешевого искусственного алмаза вместо дорогого лития позволит снизить итоговую стоимость электрокаров.

🏭 АО «МЦСТ», Москва

Предприятие основано на базе ТОО «Московский центр SPARC-технологий», которое в свою очередь образовано на базе коллектива сотрудников из проекта «Эльбрус-3». Занимавшиеся созданием советских ПК инженеры и разработчики организовали предприятие по разработке универсальных процессоров.

МЦСТ занимается разработкой архитектуры микропроцессоров, проектированием компьютерных модулей, высокоэффективных оптимизирующих компиляторов, двоичных компиляторов, проектированием компьютеров.

Отдельное направление деятельности – развитие возможностей операционных систем с интерфейсом Unix (POSIX).

Основные производимые линейки продуктов: микропроцессоры архитектуры «Эльбрус» (Е2К) и микропроцессоры архитектуры SPARC.

Предприятие не имеет полного цикла производства процессоров и ранее заказывала выполнение литейных работ на заводе TSMC в Тайване. Сейчас отгрузки заграничных компонентов прерваны и выпуск некоторых устройств поставлен на паузу.

Где и как теперь производить российские процессоры

Самое технологичное производство в России на данный момент позволяет производить лишь чипы по 65 нм техпроцессу. Даже такие линии не способны полностью перекрыть потребности российских заводов и восполнить прекратившиеся отгрузки из Тайваня.

На данный момент ведется строительство нового производства НМ-Тех в Зеленограде, которое позволит выпускать чипы по 28 нм техпроцессу. Об этапах строительства и приблизительных сроках начала производства пока не сообщается.

Обанкротившееся предприятие «Ангстрем-Т» может быть восстановлено «НМ-Тех»

Были попытки у отечественных разработчиков найти других поставщиков, не поддерживающих введенные санкции. На данный момент в мире существует более 400 заводов по производству микропроцессоров. Однако, высокопроизводительные чипы 16 нм могут предложить лишь десять из них.

Масштабное производство по 5 нм техпроцессу освоили лишь TSMC, Samsung и Intel, но последние не принимают внешние контрактные заказы.

Получается, если речь идет об относительно мощном и современном оборудовании, альтернативы тайваньским или южно-корейским компаниям на данный момент нет.

В таких условиях российским производителям остается выпускать процессоры средней производительности и искать им применение в сферах без жестких требований к быстродействию. Им найдется применение в оборонной и авиакосмической сферах.

Пытаться создать конкурентную альтернативу для рынка мобильных гаджетов или высокопроизводительных решений, к сожалению, пока невозможно.

iPhones.ru

Ситуация сложная, но не безвыходная.

Рассказать

Про супер-долгую атомную батарейку с повышенной в 10 раз мощностью

Это история про инновационный автономный источник питания — компактную атомную батарейку, которая может работать до 20 лет. За счет оригинальной 3D-структуры бетавольтаического элемента ее размеры уменьшились втрое, удельная мощность повысилась на порядок, а себестоимость — снизилась на 50%. Да, вот такое чудо техники. Российское — суровое и оригинальное.

Ученые НИТУ «МИСиС» под руководством профессора кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников Виктора Мурашова представили инновационный автономный источник питания — компактную атомную батарейку, которая может работать десятилетиями. За счет оригинальной 3D-структуры бетавольтаического элемента ее размеры уменьшились втрое, удельная мощность повысилась в 10 раз, а себестоимость — снизилась на 50%. Результаты опубликованы в международном научном журнале Applied Radiation and Isotopes.

Соавторы — доцент кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников НИТУ «МИСиС», к.т.н. Сергей Леготин, аспирант Андрей Краснов

В конструкции устройства используется оригинальная, запатентованная микроканальная 3D-структура никелевого бетавольтаического элемента. Ее особенность в том, что радиоактивный элемент наносится с двух сторон планарного p-n перехода, что позволяет упростить технологию изготовления элемента, а также контролировать обратный ток, который «крадет» мощность батареи. Особая микроканальная структура обеспечивает увеличение эффективной площади преобразования бета-излучения в 14 раз, что в результате дает общее увеличение тока.

• ток короткого замыкания IКЗ = 276 мкА/см2 (в планарной — 24 нА);

• напряжение холостого хода UХХ = 149 мВ (125 мВ на планарный);

• мощность P = 23,7 мкВт/см2;

• КПД: η = 1,4 %. 3D бетавольтаического элемента с двусторонним преобразованием., — поясняет Сергей Леготин.

При этом разработка позволит на порядок увеличить удельную мощность, за счет чего в три раза снизятся массогабаритные показатели элементов питания батарей на их основе с сохранением требуемого уровня выходной мощности.

Батарейка может быть применена в нескольких функциональных режимах: в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах и в труднодоступных (или совсем не доступных) местах: в космосе, под водой, в высокогорных районах.

Уникальные свойства источника питания — в рекордно высокой удельной энергоемкости, надежности, способности работать без обслуживания и беспрецедентно большом сроке службы. Бетавольтаические преобразователи станут незаменимы в ситуациях, где химические элементы питания не могут обеспечить длительной и стабильной работы, например, в задачах, связанных с освоением космоса или с электропитанием приборов в условиях критически низких температур — в Арктике и Заполярье

В настоящий момент разработчики завершают процедуру международного патентования изобретения, а само устройство уже признано зарубежными экспертами. В частности, в обзоре международного агентства маркетинговых исследований Research and Markets НИТУ «МИСиС» назван одним из ключевых участников мирового рынка бетавольтаических батарей. Университет вошел в один ряд с такими компаниями, как City Labs, BetaBatt, Qynergy Corp и Widetronix.

В обзоре указано, что разработка ученых НИТУ «МИСиС» — батарейка на основе бетавольтаических элементов (БВЭ) — имеет большой потенциал, так как потребности в надежных элементах питания с длительным сроком службы растут во всех отраслях промышленности. С учетом уникальных характеристик — небольшого размера и безопасности — разработка НИТУ «МИСиС», сможет занять существенную долю рынка источников питания.

Какие бывают

Чтобы не допустить ошибки при выборе, необходимо четко и ясно понимать суть определений и видеть между ними разницу. Разберемся, в чем отличие лабораторных от обычных блоков питания, и что такое источник питания вообще:

1. Простой блок питания – устройство электронного типа, используемое с целью сформировать заранее заданный показатель в одном или нескольких каналах. Отсутствует дисплей и блок управления. Типичным представителем является БП для компьютера небольшой мощности.
2. Лабораторный БП регулярно формирует поток по одному или нескольким каналам. Оснащен дисплеем, защитой от некорректного использования, элементами управления, другим полезным функционалом.

Виды источников питания таковы:

• первичные;
• вторичные.

Представители первого варианта осуществляют преобразование неэлектрических видов энергии в электрическую. К ним относятся батарейки, солнечные батареи, ветрогенераторы и многое другое. Вторичные ИП служат для преобразования одного вида электроэнергии в другой с целью обеспечить желательные параметры частоты, пульсаций и тому подобное. К этой группе относятся:

• преобразователь АС/DC;
• преобразователь DC/DC;
• трансформаторы;
• стабилизаторы потоков;
• ЛБП.

Касательно лабораторных блоков питания, они разнятся характеристиками и разновидностями. Остановимся на этом вопросе более подробно:

Различия	Описание
По принципу функционирования	Импульсные и линейные.
Рабочие диапазоны	Наличие автоматического ограничения мощности или фиксированные.
Количеством каналов	Многоканальные и одноканальные.
Наличием защиты	С функцией защиты от перегрева, перепадов, от перегрузки по току и так далее.
Мощностью	Значительной мощности или стандартные.
Способами изоляции каналов	Неизолированные или изолированные гальваническим путем.
Выходным сигналом	Переменным или постоянным напряжением и током.
Способами управления	Программное наряду с ручным или просто ручное.
Дополнительным функционалом	Наличие встроенного презиционного мультиметра, доводит до нужного уровня потоки в проводах подключения, изменяет выход установленных значений, активизирует выход по таймеру, присутствие встроенной электронной нагрузки и так далее.
Степенью надежности	Продуманный внешний вид, качественность элементной базы, тщательный выходной контроль.

Как российское производство процессоров зависит от тайваньского TSMC

Хоть некоторые из указанных предприятий и имеют собственное производство, их мощностей недостаточно для создания самых технологичных и высокопроизводительных моделей чипов.

На данный момент в России есть возможность массового выпуска лишь чипов с техпроцессом 65-130 нм. Такие линии есть на заводе Микрон в Зеленограде.

Однако, у наших разработчиков уже был негативный опыт, связанных с этим заводом. В период с 2005 по 2013 годы на заводе производились опытные партии первого поколения процессора Эльбрус по технологии 130 нм. После устранения выявленных проблем в самом чипе и доработки производства была выпущена партия чипов второго поколения по 90 нм техпроцессу.

Процессор показал недостаточную производительность, а количество брака было слишком большим. По мнению специалистов, завод был плохо приспособлен для такого производства и требовал модернизацию оборудования.

В итоге с третьего поколения производство процессоров Эльбрус заказывалось за границей. В основном это были контракты с тайваньским TSMC.

После модернизации и усовершенствования производственных мощностей на заводе Микрон производилась тестовая партия чипов Эльбрус-4СМ (65 нм).

Все более технологичные разработки российских компаний до весны 2022 года производились на иностранных заводах. Наши специалисты разрабатывали архитектуру и дизайн процессора, но выпуск производился в основном в Тайване и Китае.

Это распространенная мировая практика для многих fabless-компаний. Российские предприятия чаще всего заключали договоренности с лидером рынка – компанией TSMC.

Общее описание

Слово «лабораторные» применяется неспроста, так как их главное предназначение – помогать в лабораториях. Они «живут» там постоянно и даже не транспортируются для проведения ремонта в посторонних помещениях. Специалисты не рекомендуют использовать устройство на открытом воздухе или в автомобиле. Лабораторные также подразумевают корректировку параметров и точную установку показателей.

Продукция российского производства имеет сертификаты соответствия, проходит регулярные поверки, что приводит к удорожанию ее использования. Данные БП могут допустить незначительную погрешность, отличаются надежностью и эффективностью работы, а также длительным сроком эксплуатации.

Лучшие аккумуляторные батарейки

Аккумуляторные батарейки представляют собой химические источники тока, отличающиеся от многих других, прежде всего, своим многоразовым использованием. Это связано с тем, что все химические процессы, которые в них происходят, являются обратимыми и достигается многократное циклическое использование изделий для накопления энергии. Так можно обеспечить длительную автономность разнообразных приборов и устройств.

Ventura GP 6-4.5 4.5 А·ч

Этот аккумулятор выполнен из свинца. В нем используется сухой элемент и AGM. Номинальное напряжение, которое способна обеспечить данная батарейка, достигает 6 В. Ее емкость составляет 4,5 Ач., максимальный срок службы ограничен 6 годами. Длина изделия составляет 70 мм, высота с учетом контактного провода — 107 мм, ширина — 47 мм. Подходит такая батарея для UPS и внутренней установки. Вес аккумулятора достигает 730 грамм. Производитель предусмотрел в нем вывод Ш-4.8.

Достоинства

• Значительная емкость;
• Длительный срок использования;
• Небольшие габариты;
• Возможность внутренней установки;
• Высокое номинальное напряжение.

Недостатки

• Относительно высокая цена;
• Снижение длительности эксплуатации при нарушении правил производителя.

Для того чтобы аккумулятор хорошо работал длительное время, необходимо обратить внимание на особенности его использования, которые указал производитель в инструкции по эксплуатации

Delta Gel 12-20

Устройство такого типа представляет собой герметизированный необслуживаемый свинцово-кислотный аккумулятор. Для его производства использовались несколько методов, таких как AGM+GEL: combined AGM и GEL technology. Посредством этого удалось добиться высоких зарядных характеристик и неплохой эксплуатационной устойчивости. Использоваться данные аккумуляторы могут и в буферном, и в циклическом режиме. Их можно устанавливать для обеспечения функционирования автономных энергоресурсов. Срок службы достигает 10-12 лет. Номинальная емкость при температуре 25 градусов по Цельсию после 20-часового заряда составляет 20 Ач. Саморазряд достигает 3% емкости в месяц при температуре хранения в пределах 20 градусов по Цельсию. Габариты устройства следующие: 181х77х167 мм. Вес достигает 5,22 кг.

Достоинства

• Длительный срок службы;
• Компактные габариты;
• Глубокий разряд;
• Возможность использовать с альтернативными источниками энергии;
• Небольшой вес.

Недостатки

• Сравнительно высокая цена;
• Непривычная маркировка производителя.

Батарею такого типа можно использовать в походных условиях для обеспечения работы ряда устройств.

Security Force SF 1207

Перед тем, как приобретать необходимо обратить внимание, что такие качественные аккумуляторы созданы специально для охранно-пожарных систем домов. Они являются стационарными, относятся к свинцово-кислотному типу необслуживаемых аккумуляторов

Для их производства применяется уже проверенная технология AGM. Изделия могут использоваться и в буферном, и в циклическом режиме. Срок их службы ограничен 3-6 годами. Внутреннее сопротивление заряженной на 100% батареи достигает при температуре 25 градусов Цельсия 30 мОм. Саморазряд в таких же условиях составляет 3% емкости в месяц. Габариты аккумулятора следующие: 151х65х94 мм, номинальное напряжение — 12 В. Емкость достигает 7 Ач.

Достоинства

• Нет ограничений на воздушные перевозки;
• Соответствие UL;
• Возможность эксплуатации в любом положении;
• Высокая плотность энергии;
• Длительный срок службы;
• Низкий саморазряд.

Недостатки

Несоответствие емкости.

Корпус аккумулятор выполнен из пластика ABS. Он отличается свойством, обеспечивающим отсутствие поддержки горения. Заряжать изделие можно от обычной розетки с напряжением 220 В.

🏭 АО «Байкал Электроникс», Красногорский район МО

Компания занимается проектированием интегральных микросхем с архитектурой MIPS и ARM, разработкой SDK, типовым дизайном материнских плат. Образована компания в начале 2012 года. Сейчас в компании трудится около 120 сотрудников.

Байкал Электроникс не имеет собственного производства, по её проектам на сторонних мощностях осуществляется создание процессоров Baikal и отладочных плат BFK 3.1.

Большинство заказов по проектам Байкал выполнялись тайваньской компанией TSMC, с весны этого года с отечественным предприятием не заключаются новые контракты, а уже произведенные процессоры не отгружаются.

На данный момент ведутся переговоры по переносу производства на российскую фабрику «Микрон».

Еще одной проблемой Байкал Электроникс является отзыв лицензии на использование запатентованной архитектуры ARM. Эта уже готовая и общепринятая основа для создаваемых чипов с весны нынешнего года не может быть использована российскими производителями процессоров.

🏭 АО НТЦ «Модуль», Москва

Компания была основана в 1990 году на базе двух предприятий оборонно-промышленного комплекса: НПО Вымпел и НИИ Радиоприборостроение.

Основной сферой деятельности является производство вычислительных модулей, систем управления и проектирование интегральных микросхем. Выпускаемые устройства применяются в основном в авиации и навигации.

Кроме этого ведутся разработки в области распознавания и анализа видеоизображения и внедрения нейросетей в автоматизированные комплексы.

Благодаря наличию собственных производственных и испытательных мощностей, компания частично не зависит от поставок компонентов или сборки на заграничных предприятиях.

🏭 АО НПЦ «ЭЛВИС», Зеленоград

Предприятие основано в 1990 году на базе научно-производственного объединения «ЭЛАС». Ранее сотрудники занимались передовыми разработками в области космической электроники.

Компания специализируется на выпуске многоядерных сигнальных микропроцессоров, микросхем типа “система на кристалле”, микропроцессоров для телекоммуникационных модулей и искусственного интеллекта. Кроме этого отдельное подразделение разрабатывает сетевые интерфейсы SpaceWire, GigaSpaceWire и SpaceFibre.

В портфолио ЭЛВИС значится более 50 типономиналов микросхем, с производством по техпроцессу от 16 нм до 250 нм. Самой известной разработкой компании является 28-нанометровый процессор Скиф.

Большинство производимой продукции компания заказывала на тайваньском заводе TSMC. После прекращения отгрузок в Россию руководство активно занялось поиском отечественного производства. На данный момент рассматривается создание совместного предприятия с Ростелеком для производственных нужд компании.

🏭 АО «Микрон», Зеленоград

Одно из старейших предприятий отрасли. Оно базируется на основе НИИ молекулярной электроники (НИИМЭ), который функционирует еще с 1964 года.

Основное направление деятельности завода – создание интегральных микросхем, схем для носителей информации, схем для устройств идентификации и платежных терминалов.

Предприятие входит в госкорпорацию «Ростех», имеет представительства в Китае и Тайване, напрямую сотрудничает со сборочным заводом в Шеньчжене.

Микрон имеет собственное производство в России и обладает линиями для выпуска чипов по 65 нм техпроцессу. С 2018 года в планах компании открытие новых линий для техпроцесса 45-28 нм, но найти инвесторов и произвести модернизацию производства до сих пор не удалось.