Самая мощная в мире батарея сделает гаджеты неузнаваемыми: как она работает

Батарея, разработанная исследователями из Технологического университета Чалмерса в Швеции, прокладывает путь к безмассовому хранению энергии, которое может помочь создать смартфоны толщиной с кредитную карту или увеличить запас хода электрокаров аж на 70%, пишет interestingengineering.com.

Структурная батарея, разработанная в Чалмерсе, изготовлена ​​из композитного материала и использует углеродные волокна как для положительных, так и для отрицательных электродов. В предыдущих итерациях батареи ядро ​​положительного электрода было изготовлено из алюминиевой фольги. В этом случае исследователи покрыли углеродные волокна литий-железо-фосфатом (LFP).

Роль углеродного волокна не ограничивается тем, чтобы быть электродом; оно также действует как арматура, токосъемник и каркас для лития, на котором он может наращиваться на катоде, одновременно выступая в качестве электрического коллектора и активного материала на аноде. Это позволяет создавать батарею без использования таких материалов, как медь или алюминий, что способствует снижению веса. Ионы лития в аккумуляторе транспортируются через полутвердый электролит, что снижает риск возгорания. Однако пока батарея не может обеспечить высокую мощность. Над этим и работают ученые.

Исследователи также увеличили жесткость аккумулятора, что позволяет ему выдерживать нагрузки, подобные алюминию, но при гораздо меньшем весе. С точки зрения многофункциональных свойств новая батарея в два раза лучше своей предшественницы — и на самом деле лучшая из когда-либо созданных в мире. Исследователи говорят, что энергохранилище нового типа позволит сделать смартфоны и ноутбуки толщиной с кредитную карту. Но прежде потребуются крупные инвестиции.

Исследователи в 2018 году подтвердили, что углеродные волокна могут хранить электрическую энергию и использоваться в качестве электродов в литий-ионных батареях. К 2021 году группа разработала прочность и электрическую емкость этой батареи, чтобы обеспечить плотность энергии 24 Вт*ч/кг, которая была недавно увеличена до 30 Вт*ч/кг.

Хотя это далеко от емкости хранения стандартных литий-ионных аккумуляторов, структурным батареям не обязательно достигать этих высоких емкостей, чтобы быть по-настоящему эффективными. Согласно расчетам, электромобили могли бы ездить на 70% дольше, чем сегодня, если бы они были оснащены структурными батареями.

Ранее мы писали, что простое открытие продлевает срок службы литий-ионного аккумулятора на 50%. Аккумуляторы в смартфонах или электромобилях, заряжаются в течение 10 часов во время первого цикла. Впрочем, турбо-зарядка батареи до 100% емкости за 20 минут может привести к более долгому сроку службы.