Новые литий-ионные аккумуляторы смогут заряжаться в тысячу раз быстрее существующих

Исследователи из Университета Иллинойса открыли способ создания батарей, в две тысячи раз более мощных по сравнению с ныне существующими, примерно в 30 раз компактнее их, и в тысячу раз быстрее заряжающихся. Ключом к достижению подобных выдающихся результатов стало применение так называемых нанопористых электродов.

Прогресс в сфере устройств хранения энергии не успевает за развитием процессоров, памяти, дисплеев, несколько сдерживая развитие мобильных устройств в целом. Первое коммерческое применение литий-ионных аккумуляторов датировано 1991 годом, и с тех пор они мало изменились, по-прежнему строясь на компромиссе между величинами мощности и энергии.

Как известно, батареи генерируют энергию благодаря химическим реакциям, протекающим между двумерными электродами – анодом и катодом, и электролитом, веществом, заполняющим пространство между ними. Материалы на основе лития уже давно используются в подобных аккумуляторах. Здесь же применяются трёхмерные пористые анод и катод из полистирола, нанесённого на стеклянную основу. На полистирол нанесено гальваническое покрытие из никеля, сплав никеля и олова нанесён на анод, а на катод - диоксид марганца. Использование трёхмерных анода и катода позволило значительно увеличить поверхность, подверженную действию молекул электролита и количество протекающих химических реакций.

Альтернативы, например, топливные элементы, могут похвастаться большим количеством вырабатываемой электроэнергии; другие, как суперконденсаторы, обеспечивают почти мгновенное время зарядки. Однако, все они обладают как минимум каким-то одним крупным недостатком. Исследователи из Иллинойса уверены, что им удалось создать батареи без изъяна. Пока что они создали аккумулятор размером с пуговицу, плотность мощности в котором в 2000 больше, чем в элементе питания сопоставимого размера Sony CR1620, лишь слегка уступая по плотности энергии.

Sony CR1620

Впрочем, о готовности перехода новых аккумуляторов в коммерческую эксплуатацию говорить пока рано. Разработчикам необходимо решить вопросы интеграции миниатюрных аккумуляторов в современные устройства, выбрав для них нужную форму и размер, а также снизить себестоимость их производства. В любом случае, имеются основания надеяться, что относительно скоро мы сможем заряжать наши смартфоны всего за пару секунд.