Февраль выдался удачным месяцем для разработчиков в области элементов питания. В СМИ постоянно появляются интересные сообщения о новинках в этой отрасли. Вот сегодня мы и поговорим об этом.

Квантовая батарея

Вчера в Токио закончилась выставка накопителей, где свою продукцию показала компания Micronics Japan Co. Ltd. Компания заявила о том, что разработала слоистую батарею нового типа. Ячейка представляет собой плёнку из металл-оксид-полупроводниковой структуры n-типа с использованием частиц диоксида титана, диоксида олова и оксида цинка. В образце, который показали японцы, используется лист нержавеющей стали толщиной 10 мкм, но возможно, он будет заменен на алюминиевый.

Почему разработчики назвали свое новшество Квантовой батареей? Судя по всему, они хотят показать её физическую, а не химическую природу. Для хранения энергии вместо традиционных ионов в этой батарее используются электроны, и по принципу работы она отличается от конденсаторов.

Какими характеристиками обладает эта батарея, пока не известно, но разработчики утверждают, что серийные образцы, которые скоро должны поступить в продажу, будут иметь ёмкость около 500 Вт•ч/л, выдавая при этом до 8 000 Вт пиковой мощности на литр объёма. Даже при минимальной ёмкости эти батареи смогут выдавать большую пиковую мощность. Напряжение в таких накопителях не уменьшается по мере их разрядки и до полного разряда остается стабильным.

Также разработчики заявили о диапазоне рабочих температур батареи - -25 до +85 °C. Сама же батарея может быть подвержена 100 тысячам циклам зарядки-разрядки. Еще одна особенность изобретения - быстро забирать и отдавать энергию, что уменьшает время зарядки в несколько раз. Также эти батареи пожаробезопасны, в них не используются редкие или дорогие материалы, а это значит, что стоить они дорого не будут.

Самозаряжающаяся батарея

Исследователи из Технологического института Джорджии (США) создали свой инновационный продукт - самозаряжающуюся батарею, которую для зарядки не нужно подключать к электросети.

Батарея заряжается от механического воздействия, а точнее — от нажатия пальцами. Ее планируется применять в современных гаджетах (смартфонах, планшетах). Разработчики разместили батарею под экраном планшетного компьютера и смогли обеспечить его работоспособность в течение суток за счёт энергии от нажатия по сенсорному экрану.

Батарея состоит из поливинилиденфторидной и цирконат-титанатосвинцовой плёнок толщиной в несколько сот микрометров. После нажатия ионы лития мигрируют от катода к аноду в силу пьезоэлектрического эффекта. Пока батарея не имеет выдающихся характеристик, но разработчики обещают потрудиться над ее эффективностью. До промышленных образцов тоже ещё очень далеко. Гибкие экраны, для которых разрабатывалась эта батарея, еще слабо распространены. Поэтому времени для доработки предостаточно.

Батарея на основе сахара

Прототип еще одной необычной батареи создали инженеры из Политехнического университета Вирджинии.

Батарея работает на сахаре, если немного точнее - на мальтодекстрине — полисахариде, который получается в результате гидролиза крахмала. Энзим является катализатором и стоит он гораздо дешевле платины, которая нередко применяется в обычных батареях. Электроэнергия в этой батарее производится путём реакции кислорода, воздуха и воды. Самое интересное то, что после того, как батарея полностью исчерпает свой ресурс, ее нужно просто заново заправить сахаром.

О технических характеристиках батареи инженеры ничего не говорят. Но они утверждают, что плотность энергии в этих батареях в несколько раз выше, чем в самых распространенных сегодня литий-ионных. Стоить такие батареи будут совсем недорого, поэтому разработчики уверены, что уже через три года их детище станет массовым продуктом. Подождём обещанного.

Батарея со структурой граната

Ученые из американской Национальной ускорительной лаборатории SLAC пошли еще дальше, воспользовавшись структурой граната.

Размер анодов был уменьшен, и каждый из них помещен в углеродную оболочку. Это для предотвращения разрушения. Во время зарядки частицы расширяются и объединяются в кластеры, которые тоже помещаются в углеродную оболочку. В результате всех этих манипуляций ёмкость таких батарей до десяти раз превышает ёмкость обычных литий-ионных. Ученые утверждают, что после 1000 циклов заряда/разряда батарея сохраняет 96 процентов первоначальной ёмкости.

О массовом применении таких батарей говорить рано. Производство кремниевых наночастиц – сложный и дорогостоящий процесс.

Атомные батареи

До сих пор интересными новинками могли похвастаться только азиаты и американцы. А вот британские ученые переплюнули всех, создав миниатюрный ядерный реактор. Прототип атомного аккумулятора, который создали ученые университета Сюррея, базируется на основе трития, он способен произвести столько энергии, что ее хватит для работы смартфона на 20 лет без подзарядки.

Батарея представляет собой интегральную микросхему, в которой происходит ядерная реакция, вырабатывающая 0,8 – 2,4 ватт энергии. Диапазон рабочих температур батареи составляет от -50 до +150. При этом резкие перепады температур ей не страшны.

Разработчики говорят, что тритий, который используется в этой батарее, совершенно безопасен для здоровья человека, его там совсем мало. Но еще рано говорить о массовом производстве таких батарей — впереди очень много работы.

Конечно, не все вышеописанные технологии найдут свое применение, но все мы прекрасно понимаем, что в ближайшие несколько лет обязательно произойдет прорыв в технологии производства аккумуляторных батарей, что повлечёт за собой всплеск появления новых технологий.