Самозаряжающаяся батарейка достигла рекордной ёмкости

Пока ею можно запитывать лишь автономные сенсорные системы и калькуляторы, но создатели нового аккумулятора уверяют, что вскоре дотянутся и до активно разрабатываемых сейчас гибких мобильных телефонов.

Пока ею можно запитывать лишь автономные сенсорные системы и калькуляторы, но создатели нового аккумулятора уверяют, что вскоре дотянутся и до активно разрабатываемых сейчас гибких мобильных телефонов.
Группа исследователей во главе с Чжунлинь Ваном (Zhong Lin Wang) из Технологического института Джорджии (США) создала самозаряжающую батарею, не требующую для возобновления заряда подключения к розетке.
Новинка заряжается после приложения механического нажатия, заставляющего ионы лития мигрировать от катода к аноду в силу пьезоэлектрического эффекта. Чтобы повысить эффективность прототипа, исследователи добавили в его пьезоэлектрический материал наночастицы, усиливающие соответствующий эффект, и добились существенного увеличения ёмкости и скорости подзарядки устройства.

Схема строения плёнки из поливинилиденфторида и цирконат-титаната свинца (a-c), её снимок (d) и её размещение под кнопками калькулятора (e). (Здесь и ниже иллюстрации Zhang, et al.)
При толщине в несколько сот микрометров батарейка легко помещается в обычном круглом формфакторе, поэтому её подзарядка не представляет особых сложностей. Помещая свою разработку под запитываемое устройство, к примеру, калькулятор, исследователи обеспечили работоспособность батарейки просто за счёт эксплуатации энергии нажатия (при работе с кнопками). И электронное устройство могло работать целые сутки.
«Самовосполняемые батарейки, заряжаемые механической деформацией или вибрацией от воздействий окружающей среды, могут применяться в различных автономных сенсорных системах, а также в гибкой и портативной электронике, скажем, в гибких мобильных телефонах и системах мониторинга состояния здоровья человека», – считает г-н Ван.
Ключевая особенность батареи – замена полиэтиленового разделителя между двумя электродами литиевой батареи пьезоэлектрической плёнкой из поливинилиденфторида, в которую добавлены наночастицы пьезоэлектрика ЦТС (цирконат-титанат свинца). Сейчас ёмкость батареи размером со стандартную «таблетку» для матплат выросла с начальных 0,004 до 0,010 мА·ч, при этом существенно увеличилась скорость её зарядки.
Конечно, обычная электроника будет «сопротивляться» внедрению этого изобретения – если только не компоновать множество таких устройств в одну группу. А вот гибкие мобильные телефоны будущего будут постоянно испытывать небольшие деформации, уверены разработчики. Тут новые батареи и пригодятся, потому что смогут постоянно пополнять свой энергозапас даже при ходьбе, не говоря уже об интенсивной эксплуатации тачскрина или кнопок. Впрочем, поначалу функция таких устройств будет скорее вспомогательной, так как их ёмкость пока недостаточна для длительного поддержания смартфона в состоянии покоя.

Дальнейшее повышение эффективности опытной батарейки, как нам обещают, не за горами: исследователи уверены, что, сумев увеличить её ёмкость в два с половиной раза всего за год разработки, они в кратчайшие сроки добьются нужных результатов.