Вчені створили найменший у світі літій-іонний акумулятор, розміром не більше крупинки піску
Останнім часом з'являється все більше і більше мініатюрних електронних пристроїв, прикладом чого можуть служити різні медичні імплантати, біологічні датчики та пристрої стеження. Але, якщо власне електронні частини таких пристроїв піддаються мініатюризації без особливих труднощів, то елементи живлення, що забезпечують електроніку енергією, залишаються ще досить великими і важкими, на їх частку припадає основна частина ваги і розміром мініатюрних електронних пристроїв. Сформована ситуація може змінитися в найближчому майбутньому завдяки зусиллям вчених з Гарвардського університету та університету Іллінойсу, які створили найменші в світі функціонують літій-іонні акумуляторні батареї, виготовлені за допомогою технології тривимірної нано-друку, розміри яких не перевищують розмірів крупинки піску.
Елементи мініатюрних акумуляторних батарей виготовлені з електрохімічно активних матеріалів, выдавливаемых через "носик" тривимірного нано-принтера, діаметр якого менше діаметра людського волосся. Матеріал, з якого виготовлені аноди, що містить наночастинки з літій-металевого оксиду, а матеріал, з якого виготовлені катоди акумуляторної батареї, містить наночастинки іншого складу.
Компоненти акумуляторної батареї створюються за допомогою нанесення шарів бистрозатвердевающіх матеріалів, які формують щось на кшталт двох гребінок, що входять один в одного своїми зубцями, але не контактують один з одним. Готова конструкція поміщається в захисну капсулу з полімерного матеріалу і внутрішня порожнина заповнюється розчином рідкого електроліту. У результаті виходить повністю працездатна мікроскопічна акумуляторна батарея, що володіє достатньо високими електричними показниками.
Провівши випробування створених мікробатарей, вчені визначили з місткість, час повного заряду, розряду та інші характеристики, що мають відношення до здатності зберігання енергії. В результаті цих досліджень учені прийшли до висновку про те, що "електрохімічна робота, виконувана микробатареей, порівнянна з роботою, виконуваної кращими зразками комерційних літій-іонних акумуляторних батарей з точки зору максимальної потужності, що віддається, щільності зберігання енергії, надійності та кількості циклів заряду-розряду".
У своїй роботі, опублікованій в журналі Advanced Materials, дослідники, очолювані професором Дженніфер Льюїс (Prof. Jennifer Lewis) з Гарвардського університету порівняли з характеристики створеної ними микробатареи з характеристиками інших малогабаритних електрохімічних джерел енергії. Згідно з наведеними даними, тривимірні друковані микробатареи набагато перевершують по ряду параметрів навіть тонкоплівкові акумуляторні батареї, які раніше вважалися найкращими джерелами живлення для мініатюрних електронних пристроїв.