Найпотужніша у світі батарея зробить гаджети невпізнанними: як вона працює

Батарея, розроблена дослідниками з Технологічного університету Чалмерса у Швеції, прокладає шлях до безмасового зберігання енергії, що може допомогти створити смартфони завтовшки з кредитну картку або збільшити запас ходу електрокарів аж на 70%, пише interestingengineering.com.

Структурна батарея, розроблена в Чалмерсі, виготовлена з композитного матеріалу і використовує вуглецеві волокна як для позитивних, так і для негативних електродів. У попередніх ітераціях батареї ядро позитивного електрода було виготовлено з алюмінієвої фольги. У цьому випадку дослідники покрили вуглецеві волокна літій-залізо-фосфатом (LFP).

Роль вуглецевого волокна не обмежується тим, щоб бути електродом; воно також діє як арматура, струмознімач і каркас для літію, на якому він може нарощуватися на катоді, одночасно виступаючи як електричний колектор і активний матеріал на аноді. Це дає змогу створювати батарею без використання таких матеріалів, як мідь або алюміній, що сприяє зниженню ваги. Іони літію в акумуляторі транспортуються через напівтвердий електроліт, що знижує ризик загоряння. Однак поки що батарея не може забезпечити високу потужність. Над цим і працюють учені.

Дослідники також збільшили жорсткість акумулятора, що дає йому змогу витримувати навантаження, подібні до алюмінію, але за набагато меншої ваги. З точки зору багатофункціональних властивостей нова батарея вдвічі краща за свою попередницю — і насправді найкраща з коли-небудь створених у світі. Дослідники кажуть, що енергосховище нового типу дасть змогу зробити смартфони і ноутбуки завтовшки з кредитну карту. Але спершу знадобляться великі інвестиції.

Дослідники у 2018 році підтвердили, що вуглецеві волокна можуть зберігати електричну енергію і використовуватися як електроди в літій-іонних батареях. До 2021 року група розробила міцність і електричну ємність цієї батареї, щоб забезпечити щільність енергії 24 Вт*год/кг, яка була нещодавно збільшена до 30 Вт*год/кг.

Хоча це далеко від ємності зберігання стандартних літій-іонних акумуляторів, структурним батареям не обов'язково досягати цих високих ємностей, щоб бути по-справжньому ефективними. Згідно з розрахунками, електромобілі могли б їздити на 70% довше, ніж сьогодні, якби вони були оснащені структурними батареями.

Раніше ми писали, що просте відкриття продовжує термін служби літій-іонного акумулятора на 50%. Акумулятори в смартфонах або електромобілях, заряджаються протягом 10 годин під час першого циклу. Втім, турбозарядка батареї до 100% ємності за 20 хвилин може призвести до довшого терміну служби.