Батарея, которая заряжается «за считанные секунды»

Новый способ производства литий-ионных батарей может привести к созданию легких аккумуляторов меньшего размера, которые можно заряжать лишь за несколько секунд. Аккумуляторы подобного рода со столь быстрой подзарядкой окажутся полезным для электрических и гибридных автомобилей, для которых время подзарядки играет существенную роль.

Новый способ требует лишь незначительных изменений в процессе производства с применением известных материалов.

Результаты о новом исследований опубликованы в научном журнале Nature.

Напомним, что литий-ионные батареи являются наиболее распространенными аккумуляторами в потребительской электронике, например, ими снабжаются современные портативные компьютеры.

Однако их основным недостатком является долгое время подзарядки. До сих пор исследователи объясняли это тем, что существует ограничение скорости для ионов лития и электронов, которые циркулируют, создавая электрохимическую цепь.

Профессор Гербранд Седер (Gerbrand Ceder) из Массачусетского технологического института (MTИ) и его коллеги использовали компьютерную модель для имитации движения ионов и электронов в стандартном варианте материала известного как железистый фосфат лития.

Моделирование показало, что ионы при этом движутся с очень большой скоростью.

«Если перемещение ионов лития настолько быстро, то что-то другое должно составлять проблему» — заявил профессор Г.Седер.

Такой проблемой оказался способ прохождения ионов в веществе.

Оказалось, что они проходят по микроскопическим каналам, входами в которые буквально испещрена поверхность рабочего материала.

Однако исследователи обнаружили, что для того, чтобы попасть в эти каналы, ионы должны располагаться непосредственно перед входом в канал, если же такого не происходит, они просто не могут попасть туда.

Решением, которое предложила группа профессора Седера, было создание материала, получившего рабочее название «кольцевая автодорога», который и направляет ионы по направлению к входу в канал.

Прототип батареи с использованием нового способа заряжается менее чем за 20 секунд (обычно для этого требуется не менее шести минут).

Большинство серийно выпускаемых аккумуляторных батарей используют материал из лития и кобальта, а железистый фосфат лития не подвержен перегреву, который в ряде случаев представляет основную проблему для портативных компьютеров и MP3-плееров.

При всей его дешевизне до сих пор железистому фосфату лития не уделялось должного внимания, поскольку литиево-кобальтовые батареи имеют немного лучшие показатели в расчете на определенный вес.

Тем не менее, исследователи обнаружили, что их новый материал не теряет своей способности к многократной подзарядке с течением времени в отличие от стандартных литий-ионных батарей.

Это означает, что избыточный материал, который находится в стандартных аккумуляторах, чтобы компенсировать эти потери с течением времени, не является необходимым, а это приводит к созданию меньших по размерам и более легким по весу батарей с феноменальными характеристиками для подзарядки.

Более того, поскольку для его достижения необходимо внести лишь сравнительно небольшое число изменений в стандартный технологический процесс, считает профессор Седер, новый материал для таких аккумуляторов может появиться на рынке уже в течение двух-трех ближайших лет.