По мнению аналитиков Wall Street Journal, которые делают ставку на прорыв в области источников тока, команда ученых, создавшая более дешевые в производстве и эффективные Li-ion аккумуляторы, заработает несколько миллиардов всего за одну ночь. А что мы имеем уже сегодня? Какие наиболее перспективные и наиболее обещающие технологии нас ждут в ближайшем будущем?

Сразу следует отметить, что пройдет еще немало времени, прежде чем сотовые телефоны смогут «жить» месяцами без зарядки, электромобили проезжать больше 800 км на одной подзарядке аккумуляторной батареи, а дома хранить достаточно энергии, получаемой от солнечных батарей или других альтернативных источников для того, чтобы отказаться от традиционной электроэнергетики.

Мы выделили для Вас пять самых перспективных проектов, которые должны в будущем воплотиться в коммерческих продуктах.

1. Батареи, в которых вместо графитовых анодов используются кремниевые нанопровода диаметром 100 нм и длиной в несколько микрон

Рис. 1.

Только недавно ученые из Южно-Калифорнийского университета доказали, что для воплощения данного проекта в коммерческий продукт не нужно пять или десять лет. Ученым удалось увеличить емкость батарей втрое и сократить время зарядки до 10 минут.

Рис. 2.

2. Батареи, в которых используются покрытые серой пористые углеродные нанопровода с электролитическими добавками

Ученые из Стэнфордского университета разработали новый тип анодов из углеродных нанопроводов. Изначально ученые столкнулись с быстрым выходом батарей из строя по причине разрушения материала в результате расширения и сжатия во время перезарядки, но они нашли выход из ситуации путем покрытия пористых углеродных нанопроводов серой и улучшения другой составной Li-ion аккумуляторов (катода) электролитическими добавками. В результате емкость батарей удалось увеличить в четыре-пять раз.

3. Литий-воздушные батареи

Рис. 3.

Компания IBM в сотрудничестве с исследователями, государственными лабораториями и лидерами в отрасли работают над проектом Project 500. Компания IBM называет данные батареи литий-воздушными. Их работу можно описать следующим образом: вместо оксидов металла в позитивном электроде используется углерод, вступающий в реакцию с воздухом для создания электрического тока. Использование углерода делает батареи данного типа заметно легче по сравнению с графитовыми аналогами. По словам IBM, данные батареи позволят поставить электромобили в один ряд с бензиновыми авто, хотя на автомобильной индустрии их применение не закончится. По словам IBM, первый стабильный и полностью рабочий прототип батареи данного типа появится уже в этом году.

4. Батареи, в которых применены аноды из олова

Ученые из Вашингтонского университета разработали технологию, которая поможет утроить емкость Li-ion аккумуляторов, сократить время зарядки и продлить срок службы. Данная технология, которая была запатентована учеными под руководством профессора Гранта Нортона (Grant Norton), описана следующим образом: графитовые (карбоновые) электроды были заменены анодами из олова. Коммерческие Li-ion аккумуляторы, в которых применены аноды олова, с виду не отличаются от графитовых аналогов и не требуют дополнительных затрат на внесение изменений в конструкции устройств.

5. Батареи, в которых применены кристаллы магнетита из зубов моллюсков

Еще в начале января текущего года сообщалось об открытии Дэвида Кизайлуса (David Kisailus) из Калифорнийского университета в Риверсайде. Он заявил, что идеальным материалом для создания дешевых наноматериалов, которые смогут в разы повысить эффективность солнечных элементов и литий-ионных батарей, является самый твердый биоминерал на Земле – магнетит. Примечательно то, что он содержится в зубах панцирного моллюска.

Достижения господина Кизайлуса могут обеспечить производство более дешевых солнечных и литий-ионных батарей, на подзарядку которых будет уходить намного меньше времени.