Группа ученых из университета Райса в Техасе усовершенствовала литий-ионный аккумулятор. Его конструкция осталась неизменной, но размер уменьшился до 50 микрон.
Электроды из нанопроволоки
Конструктивно эти нанотрубки состоят из полой оболочки цилиндрической формы, внутри которой расположен тонкий сердечник. Оболочка состоит из оксида магния и создается методом вакуумной инфильтрации, а сердечник из углерода формируется методом осаждения, при помещении оболочки в паровую камеру. Длина одной такой нанотрубки не превышает 100-150 микрон, а ее саму часто называют нанопроволокой.
Несколько нанотрубок, собранные в пучок, помещаются на общую электропроводящую подложку из тонкого слоя золота. Даная конструкция в миниатюре повторяет схему работы классического литий-ионного аккумулятора и, теоретически, может использоваться точно также. Ее ключевой особенностью является ничтожно малое расстояние между нанотрубками, что приводит к изменениям в структуре электромагнитного поля вокруг них.
В результате данная конструкция обладает впечатляющей энергоемкостью и солидным запасом прочности, который выражается в большом количестве циклов зарядки/разрядки. Длина трубок, их толщина и расстояние между ними могут варьироваться в широком диапазоне, а сама конструкция легко масштабируется. Это позволяет использовать новую технологию для создания миниатюрных аккумуляторов большой емкости.
Перспективы использования нанотрубок в аккумуляторах
На данный момент эта технология находится в стадии разработки и для коммерческой реализации еще не пригодна. Комплекс нанотрубок выдерживает не более 20 циклов перезарядки, тогда как минимально приемлемым является значение в 1000 циклов. Стоимость изготовления нанотрубок пока еще высока, но при промышленном производстве сопоставима с изготовлением компонентов классических литий-ионных аккумуляторов. Для достижения максимального КПД пропорции нанопроволоки и схему ее расположения в аккумуляторе необходимо еще долго калибровать.
Но вместе с тем главным в данном изобретении является его миниатюрность. Аккумулятор, чей размер сопоставим с габаритами бактерий, может быть встроен абсолютно в любое устройство. Это позволит резко миниатюризировать большинство известных нам технологий и создать принципиально новые энергетические системы для маломощных бытовых устройств.