Аккумуляторные микробатареи демонстрируют супермощность

Команда исследователей из Университета Иллинойса утверждает, что благодаря разработанным ими объемным электродам появилась возможность изготавливать микробатареи размерами многократно меньшими, чем существующие, либо многократно увеличить их мощность при тех же размерах. Кроме того, новые батареи будут заряжаться в 1000 раз быстрее. Ученые считают, что нововведение сможет устранить разрыв, образовавшийся между технологическим уровнем современной мобильной электроники и источниками питания для нее. По мнению экспертов у изобретения есть перспективы для разработки коммерческих продуктов, однако еще предстоит решить вопросы безопасности.

Как известно, химический аккумулятор состоит из двух электродов - анода, катода и электролита. Производя полезную работу, электроны «путешествуют» через нагрузку от анода к катоду, где соединяются с ионами, преодолевающими тот же путь по иному маршруту, через электролит.

Метод усовершенствования аккумуляторов, предложенный учеными под руководством профессора Уильяма Кинга (William King) заключается в том, чтобы максимально приблизить электроды и сократить путь, который проходят ионы.

Как поясняет профессор, микроскопические части электродов перемежаются друг с другом словно сцепленные пальцы двух рук, что дает несколько преимуществ. Во-первых, увеличивается площадь поверхности электродов даже при миниатюрных общих размерах, во-вторых, ионам и электронам не приходится преодолевать значительное расстояние. Благодаря этим особенностям отдача энергии происходит намного быстрее.

Батареи были созданы путем адаптации процесса, разработанного другой командой университетских ученых, направленного на ускорение заряда литий-ионных и никель-металл-гидридных аккумуляторов.

Вначале создается решетка из крошечных полистирольных сфер, пространство вокруг которых заполняется структурой с металлом. Затем полистирол растворяется, а металлический каркас используется для формирования анода и катода. На финальной стадии конструкция покрывается расплавленным стеклом.

«Сегодня мы производим небольшое количество подобных изделий», - рассказывает профессор Кинг. По его словам, технология масштабируемая, и со временем может быть применена для питания любой электроники, вплоть до автомобилей. «Вы могли бы заменить автомобильный аккумулятор одной из наших батарей, которая будет в 10 раз меньше или в 10 раз мощнее. Таким образом, вы могли бы завести автомобиль от батареи размером с мобильный телефон».

По мнению экспертов, высокая плотность мощности аккумуляторной батареи, полученная Кингом, заслуживает внимания. Однако предстоит еще решить проблему прочности, надежности и безопасности, причем доступными и дешевыми способами.

Профессор Кинг признает, что безопасность пока является проблемой, так как в конструкции используется горючий жидкий электролит. Он считает, что в лабораторных условиях угроза взрыва минимальна ввиду микроскопического количества жидкости. Однако если размеры батареи увеличить, то опасность может стать значительной.

Тем не менее, Кинг добавил, что уже работает над тем, чтобы применить в батарее безопасный полимерный электролит и надеется, что технология может быть готова к тестам в качестве источников питания для электроники уже к концу текущего года.

По материалам ВВС

• < Bloom - ферма по производству фитопланктона
• Чипсы из опилок? На пороге новой реальности >

Комментарии: