Самозаряжающаяся батарейка достигла рекордной ёмкости

[donmigel_62]

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.

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.

Самозаряжающаяся батарейка до (а) и после нажатия (b).

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.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nanotechnology.

Подготовлено по материалам Phys.Org. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

Александр Березин

Comments

[Дмитрий Поломошнов (from livejournal.com)]

здорово! я за то что бы такие батарейки были внедрены в клавиатуры и мышки, а ещё этот принцип можно использовать в амортизаторах в машинах, дополнительная рекуперация энергии, или уже придумали что-то в этом направлении?

[donmigel-62.livejournal.com]

Электричество из шагов

Английская компания Pavegen Systems Ltd решила применить «вхолостую» расходуемую энергию шагов в дело и создала гибкую тротуарную плитку, которая с помощью пьезоэлементов генерируют электричество из кинетической энергии шагов. Электричество накапливается в литий-полимерной батарее, а затем расходуется в фонарях уличного освещения и тому подобных устройствах, не требующих большого количества электроэнергии.

Уже сейчас в качестве эксперимента, плитка Pavegen установлена в нескольких школах Великобритании, где по понятным причинам именно на переменах происходит наибольшее накопление электричества.
В настоящее время разрабатываются технологии встраивания генерирующей плитки в автомобильные дороги.

Плитка-генератор может быть с успехом применена в местах большого скопления народа: вокзалы, аэропорты, кинотеатры, дискотеки.

Возможно, в будущем эта технология будет применена и в домашних условиях. 2012 год.

[Дмитрий Поломошнов (from livejournal.com)]

тоже интересное применение, хотя если эта плитка не будет давай чувство стабильности и устойчивости то ну её, а так да, энергия у нас под ногами нужно просто умело её добыть, и не обязательно при этом что-то жечь уничтожать, поскорей бы уже прийти к полной энергитической автономии хотя бы в пределах своего дома

[donmigel-62.livejournal.com]

В пределах своего дома можно стать автономным за $10К с обычными фотоэлементами + подправить законодательство РФ об альтернативной энергетике (это самое фантастическое).
Вот 2008 год, цены на фотовольтаику в 2,5 выше чем сейчас.

[Дмитрий Поломошнов (from livejournal.com)]

да без поддержки государства это пока не реализуемо без дешёвых домашних аккамуляторов, но и насколько это выгодно в России на данный момент не понятно, вот например в Германии (я здесь живу) лет семь назад государство начало активно поддерживать солнечную энергию в виде зафиксированной покупной цены за киловатт (государству продаёшь за большую цену киловат чем у него же потом покупаешь из сети) только таким образом это затея стала интересна, но даже в таких условиях амортизация затрат на установку от 10 лет, сейчас когда цены значительно упали на фотоэлементы государство практически прекратило поддержку, и теперь даже при цене 25 евроцентов за киловатт это не выгодно (фотоэлементы на 10кв то есть на среднестатистическую крышу дома стоят около 10 тысяч евро без установки)

в России с её ценами на электричество менее 5 центов это ещё долго не будет выгодным, с другой стороны если китайцы ещё опустят цены на фотоэлементы то с учётом того что в России огромные площади не использованной земли и довольно много солнца (по сравнению с Германией) и интенсивности излучения то это может быть вполне себе рентабельным бизнесом, тем самым нефти для экспорта будет больше - двойная выгода

[donmigel-62.livejournal.com]

У меня во френдах есть отличный специалист по фотовольтаике, проживающий в Германии - solarfront. Он очень в теме по Германии, но всё очень быстро меняется. Во-первых, из-за поддержки европейских производителей доступ к дешёвым китайским панелям у вас закрыт так же, как и в Японии. Но субсидии и здравомыслящее население тем не менее сделало из немцев лидера по фотовольтаике в Европе. Во-вторых прогресс - экспоненциальный, снижение стоимости такое же. У меня недавно был пост по Китаю, там есть график - цифры интересные.

В России, если считать в % от доходов цена намного выше вашей. ) И ещё цена - это не рынок, а политика. Стоимость кв\ч в Испании "на выходе" - 0,04 евроцента, а у потребителя только немного ниже ваших.

Я все же надеюсь раскрутиться по этой теме в Испании, но там доходы несколько отличные от немецких. И политика Хуана Карлоса тоже. )

[yourmofofriend.livejournal.com]

Крутизна! Значитца уже совсем скоро наступит время wearable devices (носимых девайсов?) подзаряжающихся от имплантированных в человека батареек. Ну а там глядишь и имплантирование самих девайсов не за горами. А после этого и до Матрицы рукой подать... :)))

[donmigel-62.livejournal.com]

Лучше имплантированные в человека девайсы, подзаряжающиеся от имплантированных же батареек. :)
Иногда мне жаль, что многие альфа-самцы не читают подобные новости и их советники - тоже. :(

[yourmofofriend.livejournal.com]

Тут (http://donmigel-62.livejournal.com/242907.html) недавно была статейка про всякие генераторы приливные - особенно вот этот: "«Волшебный ковёр» Резы Алама", почему бы не сделать этот коврик из такого пьезоэлетрического материала? Или например с плота опустить в воду такую простыню и собирать электричество в аккамулятор на том же плотике. Работает круглосуточно, остаётся только приехать и собрать урожай заряженных аккамуляторов. :)

[donmigel-62.livejournal.com]

Меня очень впечатлил этот ковёр. Так ведь различное применение никто не отменял. )

[yourmofofriend.livejournal.com]

Коврик крутой, и эта штука крутая, позволит собирать энергию с чего угодно, лишь оно бы двигалось. Повесил таких тряпок на верёвке на балконе чтоб на ветру болтались - весь дом электричеством обеспечен. :)