Исследователи из Стэнфордского университета открыли потенциально новый мир аккумуляторов: стабильные литиевые аноды. Как смартфоны продолжают совершенствоваться, такой важный компонент, как батареи, остается удручающе позади, к сожалению. Теперь же, благодаря учёным Стэнфорда, аккумуляторам для мобильных устройств дали новую жизнь — традиционный литий-ионный аккумулятор преобразовали в полноценную литиевую батарею. Данный тип батарей способен, наконец, решить спорную проблему наших любимых смартфонов и планшетов — срок службы батареи.
Батареи (как это работает) изготовлены из трёх основных частей: электролитов, анодов и катодов. Электролиты содержат положительно заряженные ионы, которые путешествуют через аноды, которые посылают их на подключенные устройства. Катод служит для приведения положительных ионов обратно в цепочку передачи. На самом деле эти аккумуляторы очень сложны, но это общий обзор.
Из всех материалов, которые можно было бы использовать в качестве анода, литий имеет наибольший потенциал. Некоторые называют это Святым Граалем. Это очень легкий материал, имеющий к тому же самую высокую плотность энергии. Вы получаете больше энергии на единицу объёма и веса, что приводит к легкости и меньшему объёму батареи. Вы, очевидно, сразу скажете, что чем меньше батарея, тем меньше и свойственные ей способности, но это не так — новые батареи ещё мощнее.
Современные аккумуляторы смартфонов используют литий-ионную технологию, это означает, что литий используется в качестве электролита. Эффективность батареи может увеличится, если литиевый анод станет на своё место. Такой переключатель казалось бы простой, но литиевые аноды традиционно нестабильны. Во время зарядки ионы лития быстро расширятся вокруг анода, что вызовет серьёзное повреждение цепи аккумулятора. Это не единственная проблема — литиевые аноды также могут слишком быстро осуществить реакцию с электролитом, а это повлечёт за собой повреждение работы электролита.
Команда Стэнфордских исследователей во главе с профессором материаловедения и инженерии Йи Кюи взялись за близкую к сердцу проблему и принялись за её решение. Учёные обнаружили, что реализация взаимосвязанных куполов из крошечных углеродных материалов может решить вышеуказанные проблемы путём экранирования анода. Углерод — это не только чрезвычайно устойчивый, но и гибкий материал, что позволяет ему «дышать» с литием при обычной эксплуатации.
Естественно, необходима дальнейшая работа по технологии, но то, что мы видим потенциал для автономной работы в три раза выше нынешних показателей в течение ближайших нескольких лет, как только эта технология станет достаточно стабильной для коммерческого использования — это стоит похвалы. Такая технология может решить извечную проблему автономности мобильных устройств. Это, бесспорно, отличная новость, а пока наберитесь терпения, потому что лучшее ждёт нас впереди.
