Новые литий-ионные батареи созданы по технологии суперконденсаторов

Основным недостатком всех современных мобильных устройств, по мнению большинства пользователей, является недостаточная емкость их аккумуляторных батарей. Мобильные телефоны, смартфоны, планшетные ПК и ноутбуки оснащены в основном литий-ионными источниками питания, емкость которых при сохранении компактных размеров пока еще недостаточна для их длительной работы. Так исследователи из Университета штата Иллинойс разработали новые микробатареи, которые объединили литий-ионную технологию и наработки в области создания суперконденсаторов.

Теперешние технологии создания аккумуляторных батарей предполагают в основном использование двух плоских пластин (электродов) и активного вещества (электролита). Электролит обеспечивает движение электронов и ионов между электродами. Однако такая конструкция батареи вносит ряд ограничений, которые сказываются на технических характеристиках аккумулятора. Во-первых, емкость батареи напрямую зависит от размеров электродов. Следовательно, и способность накапливать больше электрической энергии будет зависеть от габаритных размеров, которые в условиях создания современных гаджетов являются очень критичными. Во-вторых, использование многослойной структуры для повышения общей емкости приводит к повышенному теплообразованию, что тоже ограничивает эксплуатацию аккумулятора.

Команда исследователей из Университета штата Иллинойс попыталась достичь баланса между плотностью энергии в батарее, ее мощностью и скоростью накопления заряда. Для этого они взяли за основу типичную технологию создания литий-ионного аккумулятора, но при этом добавили к ней наработки по созданию суперконденсаторов. Дело в том, что последние характеризуются чрезвычайно высокой скоростью накопления электрического заряда, при этом обладают очень низкой емкостью.

Ученые использовали не обычные плоские электроды, а пористые трехмерные структуры, в виде взаимосвязанных полос, с расстоянием между ними около миллиметра. Испытания показали, что такая структура обеспечивает значительно большую плотность энергии (до 100 Вт/см) и практически мгновенный заряд.

Пока что перспектива дальнейшего развития технологии создания микробатарей требует их дальнейшего совершенствования. Исследователи считают, что новые аккумуляторы можно будет с успехом использовать не только в мобильной электронике, но и в медицинских имплантатах. Они рассчитали, что батареи будут иметь совсем микроскопические размеры, что немаловажно для подобных электронных устройств и при этом будут способны практически моментально накапливать заряд.