Нові літій-іонні микробатареи дозволять завести автомобіль від акумулятора мобільного телефону
Дослідники з університету Іллінойсу розробили технологію виготовлення крихітних літій-іонних акумуляторних батарей, характеристики яких змусять "нервово палити в сторонці" навіть найсучасніші суперконденсатори, які, до того ж, мають набагато більші габарити. Використання об'ємної тривимірної конструкції електродів нових батарей дозволило дослідникам домогтися можливості зберігання великого електричного заряду в об'ємі невеликого простору. Дослідники сподіваються, що розробка цих акумуляторних батарей здатна здійснити цілу революцію в багатьох областях, наприклад, в областях портативної електроніки, радіозв'язку тощо.
"Будь-яке рішення в області виробництва акумуляторних батарей є компромісом" - розповідає Джеймс Пікул (James Pikul), один з дослідників, який брав участь у розробці нових батарей, - "Якщо ви хочете отримати велику ємність, ви не зможете одержати із цієї батареї великі струм і потужність. Якщо вам потрібен великий струм батареї, то дуже важко домогтися високої ємності. Але в багатьох сучасних пристроях потрібні високі значення обох показників, і це те, чим володіють наші нові акумуляторні батареї. Розробка нами нових батарей є в області акумулювання енергії чимось начебто першого польоту в космос для галузі космічних досліджень".
Джеймс Пікул і його команда досягли вражаючих показників нових акумуляторних батарей завдяки використанню об'ємних мікроструктур електродів цих батарей. Ця структура була розроблена раніше групою професора матеріалознавства Пола Брауна (Paul Braun) для створення катодів акумуляторних батарей, які здатні повністю заряджатися за дуже короткий час. Пікул і його колеги розробили структуру анода майбутньої батареї і знайшли досить простий і недорогий спосіб об'єднання двох компонентів на мікрорівні, що призвело до створення малогабаритної акумуляторної батареї з чудовими характеристиками.
Нові батареї можуть заряджатися мінімум в 1000 разів швидше, ніж найкращі зразки сучасних літій-іонних акумуляторних батарей. Це дозволить заряджати батарею мобільного телефону, товщиною з кредитну карту, всього за секунду-дві часу. Вихваляючись можливостями нових батарей, дослідники пишуть: "Нові батареї мають таку високу ємність, що водій може використовувати батарею свого мобільного телефону для того, щоб зарядити акумулятор, що сів автомобіля до рівня, який дозволить завести двигун. При цьому, в батареї залишиться ще достатньо енергії для того, щоб телефон продовжив працювати". На додаток до побутової електроніки нові акумуляторні батареї можуть бути використані для постачання енергією медичних пристроїв, лазерів, датчиків і інших пристроїв, які перейдуть на якісно новий рівень, одержавши малогабаритний джерело електрики дуже великої ємності.
Але, як і в будь-якій бочці меду, у цієї технології є своя ложка дьогтю. І цією ложкою в даному випадку є швидка втрата ємності нової батареї в залежності від кількості циклів заряду-розряду. Під час випробувань дослідний зразок батареї зберіг всього 64 відсотка від початкової ємності після 15 циклів зарядки-розрядки, втрачаючи близько 5 відсотків з кожним циклом. Крім цього, у новій акумуляторної батареї в якості електроліту використовується горючий складу, що являє собою велику проблему в справі безпеки деяких критичних установок і приладів, що працюють при екстремальних умовах навколишнього середовища.
Враховуючи вищеперелічені недоліки технології, які є досить суттєвими, не слід очікувати швидкого появи нових акумуляторних батарей в електроніці та інших областях. Але цей крок, яким є саме створення подібних пристроїв акумулювання енергії, є великим кроком вперед, а це, в свою чергу, дозволяє сподіватися, що поява малогабаритних джерел електричної енергії великої ємності знаходиться не за горами.