Как батарейкам добавят мускулов

Литий-ионные батареи, имеющие такое большое значение в нашей жизни, уже давно нуждаются в основательной доработке или даже в полной замене. Дело в том, что требования к емкости батарей постоянно возрастают, и обычные литий-ионные батареи, на которых, кстати, работают телефоны, ноутбуки, планшеты и электромобили, которых становится все больше, уже не могут их удовлетворить.

Десятки лет упорных исследований в этой области долго не могли принести желаемого результата, а несколько жизнеспособных проектов стоили слишком дорого для широкомасштабного производства. Но не так давно в Америке, в штате Колорадо задул ветер перемен, предвещающий, что возможное решение проблемы литий-ионных батарей, наконец, найдено.

Устройство литий-ионной батареи

Как известно, работа литий-ионной батарейки зависит от тонкого баланса между ее основными составляющими – анодом, катодом (вместе называемым электродами), жидким электролитом и сепаратором – перфорированной пленкой, разделяющей анод и катод. Если электроды соприкоснутся, короткое замыкание вызовет нагрев батареи и потом огнеопасный электролит взорвется. Это неприятное свойство Li-Ion батарей и есть одна из причин, по которым их хотят заменить. Но в первую очередь, ученые желают разработать более компактные элементы питания, которые вмещали бы больше энергии.
Литий-воздушная батарея

В феврале прошлого года многие всерьез полагали, что будущее батареек заключено в сочетании двух слов «литий-воздушный». «Дышащая» батарея использовала поток кислорода для увеличения числа электронов, высвобождаемых из анода. Эта технология позволяла снизить вес батарейки, в тоже время, повышая ее энергетическую плотность. Электромобили с таким аккумулятором могли бы проезжать до 800 км, учитывая, что нынешние способны на одной зарядке покрывать только 160 км.
Воздушные замки

Казалось бы, новая технология уже скоро войдет в нашу жизнь, заменив ненадежные литий-ионные батареи в наших смартфонах и ноутбуках. Компания IBM заявила, что уже к 2020 году начнут производить коммерческие образцы. Но в марте 2014 года IBM внезапно сообщила, что сворачивает проект Battery 500 Project из-за его высокой стоимости.
Prieto Battery

Возможно, новым решением проблемы станет технология, разрабатываемая компанией Prieto Battery. Все та же литий-ионная батарея в их интерпретации превращается из небезопасного сэндвича из электродов и электролита в мочалку из переплетающихся материалов. Анод и катод здесь не отдельные компоненты, а, скорее, два типа покрытия, нанесенные на переплетение медных волокон. Нанесенные друг на друга покрытия увеличивают общую площадь поверхности и сокращают расстояние, которое приходится преодолевать ионам.
3-D аккумулятор

Преимущества трехмерной литий-ионной батареи Prieto трудно переоценить. Электромобиль или ноутбук с таким аккумулятором будет работать на одной зарядке в пять раз дольше и заряжаться за считанные минуты. Кроме того, технология позволяет производить батареи необычных форм для гаджетов типа Google Glass. И, что немаловажно, конструкция полностью исключает возможность взрыва батареи.