Ученые разработали аккумуляторную батарею, способную обеспечить приборы с низким потреблением энергии автономной работой в течение 30-50 лет. Суть изобретения заключается в использовании особого электролита и его комбинации с катодом.

Исследователи из Национальной лаборатории Оук-Ридж (Oak Ridge National Laboratory, ORNL) при Министерстве энергетики США смогли на 26% повысить емкость аккумуляторной батареи, состоящей из трех основных элементов — катода, анода и электролита. Их работа была опубликована в Journal of the American Chemical Society.

Разработка основана на элементах питания типа «литий-монофторид углерод» (Lithium Carbon Monofluoride, Li/CFx), активно применяемых в кардиостимуляторах, военной и авиакосмической промышленности, электронике.

По мнению команды ученых во главе с Ченду Ляном (Chengdu Liang), новое изобретение позволит значительно продлить время автономной работы различных датчиков, отличающихся низким энергопотреблением: на десятки лет.

«Если у вас стоит кардиостимулятор, вам необходимо каждые 10 лет делать операцию для того, чтобы заменить его батарейку. Но что если она сможет работать 30-50 лет?» — говорит Лян. Кардиостимулятор — это лишь один из вариантов применения новых аккумуляторов. Они также могут получить распространение в датчиках «умных» электрических сетей, устройствах носимой электроники и т. д.

Суть разработки заключается в двойном назначении электролита. Многие годы считалось, что электролит в аккумуляторной батарее играет только одну роль — переносчика ионов от одного электрода к другому. Ученые из ORNL убедились, что у него может быть и другая функция — он может работать вкупе с катодом, обеспечивая улучшенные свойства аккумуляторной системы.

«Электролит с двойным назначением переворачивает устоявшуюся концепцию традиционных аккумуляторных батарей и открывает возможность конструирования элементов питания с беспрецедентной на сегодняшний день энергетической плотностью», — заявил Лян.

В качестве среды для переноса ионов исследователи использовали электролит твердого типа из тиофосфата лития. «По мере разряда созданной нами батареи вырабатывается соль фторида лития. Она повышает электрохимическую активность электролита. Соединенный с катодом электролит превращается из неактивного емкостного элемента батареи в активный», — пояснил Лян.

Ученые пока не говорят о том, когда разработка может появиться на коммерческом рынке.

Между тем, разработка ученых из ORNL — лишь один из множества примеров увеличения емкости аккумуляторных батарей в лабораторных условиях. Так, в феврале 2014 г. исследователи из Стэнфордского университета создали батарею с ячеистой структурой, напоминающей зерна граната, позволяющей существенно продлить срок эксплуатации и увеличить емкость перезаряжаемого элемента питания.