Батареи будущего

Литий-ионные батареи современных телефонов весьма восприимчивы к перегреву. Чтобы справится с этой проблемой, ученые Окриджской национальной лаборатории Минэнергетики США предложили принципиально новое устройство  аккумуляторной батареи - твердотельной литий-серной, плотность энергии в которой в 4 раза выше, используемых в современной электронике. Решен вопрос стоимости батарей и их взрывоопасности, проведен цикл испытаний.

Новый подход кардинально отличается от концепции устройства батарей, которая используется последние два столетия - два электрода в жидком электролите. Переход к твердому электролиту устраняет многие проблемы – уверяют создатели новых батарей.

Высокая энергетическая плотность твердого литий-серного аккумулятора приводит к  более длительному удержанию заряда, кроме того литий-серный аккумулятор не так восприимчив к жаре, как его сегодняшние аналоги, применяемый повсеместно, начиная от смартфонов и заканчивая самолетами, а потому отсутствует опасность их самостоятельного возгорания или взрывания.

Исследователи Окриджской национальной лаборатории создали полностью твердую батарею с катодом, обогащенным серой, литиевым анодом и твердым электролитом. Приятная подробность – поскольку применяемая в новых батареях сера является материалом доступным и дешевым, стоимость новинки будет вполне приемлемой. Сера в изобилии содержится в природном газе, ее добыча обходится недорого, она удерживает больше энергии.

Пока литий-серные батареи находятся на стадии демонстрационной, но их создатели уже планируют коммерциализировать новую технологию, причем в самом ближайшем будущем. Отметим, что вопросом создания аккумуляторов будущего занимаются не только в Окридже.

Ученым из Южно-Калифорнийского университета удалось значительно увеличить емкость батарей, в которых вместо графитовых используются кремниевые нанопроводные аноды длиной в несколько микрон и  диаметром 100 нм. В Стэнфордском университете разработан новый тип батарей, с использованием покрытых серой пористых углеродных нанопроводов с электролитическими добавками, емкость которых увеличена в 4-5 раз.

Компания IBM работает над проектом Project 500 – созданием литий-воздушных батарей. Вместо оксидов металла в положительном электроде используется углерод, который вступает в реакцию с воздухом. Использование углерода сделает батареи намного легче.

Разработчики уверены, что данные батареи поставят электромобили в один ряд с авто с бензиновыми двигателями, хотя безусловно, на автомобильной индустрии применение этих батарей не закончится. Первый рабочий прототип этой батареи появится уже в 2013 году.

В Вашингтонском университете разработана и запатентована технология, которая может в 3 раза увеличить емкость Li-ion аккумуляторов, сократив время зарядки и продлив срок службы. Коммерческие аккумуляторы, в которых применены аноды олова, не требуют дополнительных затрат на то, чтобы внести изменения в конструкции устройств.

В начале января 2013 года сообщалось об изобретении ученого Дэвида Кизайлуса  из Калифорнийского университета, - батареях, в которых применяются кристаллы магнетита, самого твердого биоминерала на Земле, содержащегося в зубах моллюсков. Как видим, работы над аккумуляторами ведутся повсеместно в самых разных научных лабораториях мира.