Легше пушинки: інженери створили перший в історії надпотужний мікроакумулятор (фото)
Інноваційна мікробатарея важить, як два рисові зернятка, проте її потужність у 100 разів перевищує розміри. Учені планують використовувати її для живлення роботів, імплантів і гаджетів.
Американські інженери створили мікробатарею нового типу, яка досить довго може зберігати енергію за рахунок модернізованого корпусу.
Про такий винахід пише видання New Atlas.
Одна з передових ідей в сучасній науці — використовувати структурні елементи для зберігання додаткової енергії. Такий підхід вже застосовують для зниження ваги електромобілів і військового спорядження, однак співробітникам Університету Пенсільванії в США вдалося збільшити ємність дуже легких батарей, які можуть нести навіть комахи. У майбутньому такі джерела енергії зможуть живити мобільні пристрої.
Щоб акумулятори слугували довго, їх необхідно захистити від води, кисню і зовнішніх пошкоджень за допомогою так званого "кожуха", а це незмінно призводить до збільшення ваги. Як правило, мікробатареї складаються з ультратонких електродів, що забезпечують швидке перенесення електронів та іонів, але їхній розмір обмежує доступну ємність. Учені переглянули дизайн і знайшли альтернативу.
Катод — один із двох електродів батареї, що складається з маленьких частинок, які стискаються разом та утворюють пористу структуру з повітряними зазорами, що впливає на швидкість руху іонів. Дослідники розробили більш щільний катодний матеріал, придатний для впровадження в тонку металеву фольгу, яка замінює кожух.
"По суті, ми зробили струмоприймачі, які виконують подвійну функцію. Вони діють як провідник електронів і як упаковка, що запобігає потраплянню води та кисню в батарею", — пояснив керівник дослідження Джеймс Пікуль.
Як стверджують автори, така конструкція також вирівнює "атомні магістралі" катода, що дозволяє іонам літію швидко і без перешкод надходити в пристрій через катод. Оскільки іони проходять через катод набагато ефективніше, батарею можна зробити товщою, зберігши нові характеристики, що, зі свого боку, подвоює доступний обсяг для зберігання енергії.
Зрештою, нова технологія дозволяє створити мікробатарею зі щільністю енергії в чотири рази вищою, ніж в інших сучасних конструкцій. Вона важить, як два рисові зернятка, але при цьому володіє енергією і питомою потужністю, які в 100 разів перевищують її розмір. Ніколи раніше нікому не вдавалося досягти таких високих показників.
Творці пропонують застосовувати такі батареї в мініатюрних літальних роботах, пристроях, що носяться, імплантатах і бездротових пристроях Інтернету речей.
Учені поки продовжують працювати над хімічним і фізичним складом, щоб поліпшити характеристики.
Раніше писали, що в США розробляють нову мережеву батарею для заміни літієвих. За прогнозами вчених, вона вийде в 10 разів дешевшою і надійнішою.