Создана высокоэффективная гибкая батарея для носимой электроники

Научные сотрудники из Университета Райса недавно сообщили о том, что создали ультратонкую и высокоэффективную гибкую батарею. Основной особенностью батареи толщиной 0,25 мм является то, что она не использует литий и, кроме того, может выступать в качестве суперконденсатора. Данную технологию, по мнению ученых, можно применять при производстве мобильной и носимой электроники, например, в смартфонах, фитнес-браслетах или умных часах.

Рынок смарт-часов существует относительно недолго, но уже сейчас становится понятным, что основным фактором, усложняющим его развитие, является недостаточная емкость и производительность (в большей степени зависящие от размеров) их батареек. Обычные батарейки твердые и тяжелые, что также сказывается на популярности подобных гаджетов — никто не хочет носить на запястьях устройства с весом кирпича.

Отличной альтернативой обычным батареям в носимой электронике могут стать гибкие батареи. Первые эксперименты по их созданию проводились уже и раньше, однако основным недостатком каждой из них являлось то, что они не шли ни в какое сравнение с энергоэффективными литий-ионными аккумуляторами. Однако исследователи из Университета Райса разработали технологию, которая выглядит весьма обещающей.

Структура батарейки под электронным микроскопом

Джеймс Тур из Университета Райса со своими коллегами создал высокопроизводительные электроды путем травления 900-нанометрового пористого слоя из фторида никеля с ячейками размером пять нанометров. Наличие этих ячеек увеличивает область для хранения дополнительной энергии. После этого они поместили электроды в электролит, состоящий из гидроксида калия и поливинилового спирта.

Со слов ученых, полученное устройство ведет себя как батарейка, хотя и имеет физические свойства суперконденсатора. При этом его можно применять в обоих целях: полученная структура может быстро заряжаться и разряжаться как суперконденсатор, а также заряжаться более медленно (и следовательно разряжаться тоже более медленно) как батарейка.

Толщина устройства составляет всего 0,25 мм, однако оно способно содержать до 76 процентов заряда от своей начальной емкости после 10 000 циклов зарядки и 1 000 циклов сжимания-разжимания. При этом энергетическая плотность в нем составляет 384 Вт-ч/кг, а плотность мощности — 112 кВт/кг.

Как уже говорилось выше, технологию можно использовать при производстве носимой и гибкой электроники нового поколения. Стоит отметить, что ученые уже ведут переговоры с компаниями, заинтересованными в масштабном производстве подобных батареек. Производителей заинтересовала возможность сделать батарейки еще тоньше и в то же время при необходимости даже сложить их, создав таким образом слоеный вариант одной и той же батареи.

Основные детали исследовательской работы ученых из Университета Райса были описаны в одном из последних номеров научного издания Journal of the American Chemical Society (Журнал американского общества химиков).