Американці навчились за допомогою мікробатарей заряджати смартфон за одну секунду


Американці навчились за допомогою мікробатарей заряджати смартфон за одну секунду

Мобільні пристрої постійно удосконалюються. Додаються нові функції, смартфони та планшети стають тоншими, їх продуктивність неухильно зростає. Але всі ці принади раптово обриваються, коли ваш телефон раптом розрядився посеред робочого дня. Саме на слабкі батареї найбільше нарікають сучасні користувачі.

Тому особливу увагу привернула розробка дослідників з Університету Іллінойсу. Вченим вдалося створити мікробатареї, які за щільністю потужності можна порівняти з кращими суперконденсаторами і які відкривають нові можливості в радіокомунікації і компактній електроніці. Результати своєї роботи дослідники опублікували в квітневому номері відомого журналу Nature Communications (стаття High-power lithium ion microbatteries from interdigitated three-dimensional bicontinuous nanoporous electrodes).

Як зазначає професор кафедри механічних наук та інженерії Вільям Кінг (William P. King), акумулятор здатний забезпечити набагато більшу потужність, ніж будь-хто може собі уявити. За останнє десятиліття електронні компоненти істотно зменшилися в розмірах. Батареї за ними не встигають. На думку Кінга, мікротехнології можуть змінити ситуацію.

У сучасних джерелах живлення доводиться вибирати між потужністю і запасом енергії. Для додатків, які вимагають високої потужності, наприклад, при передачі радіосигналів на довгі дистанції, використовуються конденсатори. Вони швидко заряджаються і здатні забезпечити більшу потужність, але лише на короткий час. У той же час для додатків, що вимагають великого запасу енергії, таких як прослуховування музики на плеєрі, використовуються батареї, що здатні накопичити багато енергії, але віддають її тільки малими порціями, тобто розряджаються досить повільно. Процес зарядки також може тривати годину і більше. Крім того, однією з головних проблем акумуляторів є великі габарити. Тому в гонитві за зменшенням товщини мобільних пристроїв виробникам доводиться жертвувати часом автономної роботи.


Процес формування мікропористих катода та анода

Дослідники стверджують, що їм вдалося створити мікробатареї, які суміщають кращі якості конденсаторів і традиційних акумуляторів. У них використовується так звана пориста тривимірна мікроструктура для анода і катода, що істотно збільшує їх площу і, відповідно, швидкість розряду (вихідну потужність) і заряду. Вчені інтегрували ці компоненти особливим чином на мікрорівні, що дозволило добитися цікавих властивостей. Створені мікробатареї можуть живити сенсори або використовуватися для передачі радіосигналів на відстані в 30 разів довші за тих же габаритів, або давати ту ж продуктивність, але володіючи в 30 разів меншими розмірами. Що ще важливіше, новий винахід заряджається в тисячу разів швидше, в порівнянні з традиційними технологіями. З характеристик нових мікробатарей варто виділити щільність потужності до 7,4 мВт/(см2*мкм), що порівнянно з показниками найкращих суперконденсаторів, а також у дві тисячі разів перевищує показники інших мікробатарей.


Порівняння показників різних технологій, у тому числі, і нової розробки

Вчені пропонують уявити тонкий сучасний телефон з габаритами кредитної картки, який заряджається всього за одну секунду. Нові мікробатареї можуть використовуватися для живлення сенсорів, лазерів, споживчої електроніки, медичних пристроїв і в багатьох інших додатках. Компактність мікробатарей особливо важлива для медичних додатків, наприклад, для живлення імплантатів.


Потоки іонів між тривимірними електродами в нових мікробатареях

В даний час учені працюють над інтеграцією своїх мікробатарей з різними електронними компонентами, а також сподіваються налагодити виробництво за прийнятною ціною. Ми теж сподіваємося, що це їм вдасться. Адже ми вже начулися чимало обіцянок від учених, було представлено безліч дивовижних розробок, але віз і нині там.

  • i

    Якшо Ви помітили помилку, виділіть необхідну частину тексту й натисніть Ctrl+Enter, щоб повідомити про це нам.

Дивись також
Сервіс підбору кредитів
  • Надішліть заявку
  • Дізнайтесь про рішення банку
  • Підтвердіть заявку та отримайте гроші
грн
Замовити кредит онлайн
В Контексті Finance.ua