27 декабря 2021

Создана самая длинная литий-ионная аккумуляторная батарея на сегодняшний день

Тонкие, гибкие и эластичные устройства аккумулирования энергии, которые могут быть вплетены в ткань, будут играть огромную роль в будущем, заполненной носимыми электронными устройствами, интегрированными прямо в одежду, обивку мебели, автомобильного салона и т.п. Это будущее стало ближе на один большой шаг, благодаря работе инженеров и ученых из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT), создавших то, что можно назвать самой длинной литий-ионной аккумуляторной батареей. Эта батарея имеет толщину в несколько сотен микронов, длину в 140 метров и она выдерживает сравнимое с обычной батареей количество циклов заряда-разрядки. Более того, в промышленных условиях возможно изготовление подобных батарей, длиной гораздо больше, чем нынешние 140 метров.

Батареи, выполненные в виде свитого волокна, не являются чем-то абсолютно новым. На страницах нашего сайта мы не один раз рассказывали о подобных разработках. Но то, что отличает новую разработку от предыдущих, как обычно скрывается в невидимых глазу деталях.

Изготовление такой батареи производится при помощи более-менее стандартной технологии, используемой, к примеру, для производства оптоволокна. Все необходимые компоненты помещаются внутрь цилиндра, где они разогреваются до определенной температуры и выдавливаются сквозь узкое отверстие. За счет некоторых технологических уловок, ученые из MIT добились того, что основные ключевые компоненты батареи, такие, как гелевые электроды и содержащий литий гелевый электролит располагаются в строго заданных метах полого волокна, выполняющего роль защитной оболочки. А "гелевая природа" компонентов батареи делает ее несгораемой и абсолютно безопасной с противопожарной точки зрения.

Аккумуляторная батарея, производимая таким способом, получается более тонкой и более гибкой, чем другие подобные батареи. Единственным недостатком таких батарей является их невеликая емкость, при длине 140 метров емкость этой батареи составляет всего 123 мАч. Этого, с первого взгляда, мало для всех нас, привыкших к тысячам мАч батарей наших смартфонов, но чего достаточно для снабжения энергией устройств, не имеющих "на борту" гигабайтов памяти и многоядерных процессоров с высокой тактовой частотой.

В качестве демонстрации исследователи использовали волоконную батарею, намотанную на корпус игрушечной подводной лодки, для приведения этого устройства в действие. Кроме этого, не очень длинный отрезок батареи был применен для питания системы Li-Fi, в которой информация передается на расстояние при помощи импульсов света.

В то время, как 140-метровая длина кажется впечатляющей, данная технология позволит производить подобные батареи даже километровой длины. Более того, такая батарея выдерживает процедуру стирки, но самым интересным во всем этом является возможность свивки в единую нить нескольких волоконных устройств различного типа, что сделает возможность создания компьютера, встроенного прямо в ткань.

В настоящее время ученые из MIT продолжают экспериментировать с конструкцией самой батареи, с технологией производства и различными материалами с целью увеличения эффективности и емкости батареи. Патентная заявка на данное изобретение уже подана и подобные волоконные батареи могут войти в состав различных коммерческих продуктов уже в течение следующих нескольких лет.