Високотехнологічна "фарба" перетворює будь-яку поверхню в акумуляторну батарею.
Американські вчені розробили нову високотехнологічну фарбу, завдавши яку на будь-яку поверхню можна отримати акумуляторну батарею, що володіє характеристиками, схожими з характеристиками сучасних акумуляторів. Сучасні акумулятори, виготовлені з літій-іонним або літій-полімерним технологій вже мають досить компактні розміри, але їх упаковка завжди має прямокутну і циліндричну форму, що істотно обмежує можливості розробників електронної апаратури і пристроїв.
Дослідники з університету Райса в Х'юстоні, Техас, розробили технологію, як "роздрібнити" кожен елемент традиційної акумуляторної батареї і змішати отриманий порошок з рідиною, яку можна наносити шарами на поверхню будь-якої форми подібно фарби з балончика або пульверизатора. "Це означає, що акумулятори в стандартній упаковці поступаються місцем більш гнучкого підходу, який підійде до всіх видів конструкції і дизайну, надаючи широкі можливості для мініатюрних систем зберігання та обробки даних" - розповідає Пуликель Аджаян (Pulickel Ajayan), учений, який очолював команду.
Нова акумуляторна батарея робиться методом послідовного нанесення шарів на поверхню, кожен такий шар є компонентом традиційного акумулятора, два електрода, катод і анод, і полімерний діелектрик, що розділяє електроди. Дослідники підтвердили, що акумуляторні батареї, нанесені на поверхню вручну, мають майже однакові характеристики, що відрізняються один від одного не більше ніж на 10 відсотків. Випробування показали, що акумулятори можуть витримати 60 циклів зарядки і розряду практично без втрат електричної ємності та інших характеристик.
Як вже говорилося вище новий акумулятор складається з декількох шарів, що виконують різні функції. Перший шар є сумішшю вуглецевих нанотрубок з найдрібнішими частинками сажі, замішаної на органічному розчиннику N-methylpyrrolidone. Цей шар виконує роль струмопровідної підкладки, наносимой першою на будь-яку, струмопровідну або діелектричну поверхню.
Другий шар є катодом акумуляторної батареї. "Фарба" для цього шару складається з окису літію-кобальту, вуглецю у вигляді надтонкого графітного порошку. Третім шаром є шар полімерного діелектрика, що складається з суміші гуми Kynar Flex, полімеру PMMA та частинок діоксиду кремнію, замішаної на етанолі. Четвертим шаром є анод, негативний електрод акумулятора, який складається з суміші окису літію, титану, а заключний шар є ще одним струмопровідним шаром, зробленим за допомогою струмопровідної мідної фарби, розчиненої в етанолі.
Шари акумуляторної батареї наносяться на кераміку, скло і метал, поверхня яких може мати будь-яку складну форму. Єдина складність, з якою стикаються при виготовлення таких батарей - це нанесення шару рідкого електроліту, який повинен наноситися в сухий навколишньому середовищі, що не містить кисню. Але зараз дослідники активно шукають нові компоненти, використання яких дозволить наносити шари акумуляторних батарей прямо під відкритим небом, що дозволить зробити виробничий процес більш універсальним і більш життєздатним з комерційної точки зору.
Для перевірки працездатності акумуляторних батарей дослідники нанесли їх на шість керамічних плиток, використовуваних для облицювання ванних кімнат. З'єднані між собою в єдину батарею, яка потім була заряджена до максимуму, ці керамічні плитки забезпечували енергією декілька світлодіодів, видаючи стабільну напругу 2.4 протягом шести годин часу.
Дослідники вважають, що така технологія може бути об'єднана з технологією сонячних батарей, що дозволить будь-якій поверхні самостійно виробляти електричну енергію і зберігати її досить тривалий час.