Супербатарейка

Используемые в портативной электронике аккумуляторные батареи далеки от идеала: заряжаются долго, работают мало, быстро выходят из строя. Специалистам Toshiba удалось решить значительную часть проблем. Новый литий-ионный аккумулятор заряжается за одну минуту и почти не деградирует с возрастом.

Минувшим днём Toshiba Corp. порадовала и удивила сообщением об уникальной разработке: в лабораториях компании сконструирована аккумуляторная батарея, базирующаяся на давно известном принципе, но отличающаяся характеристиками поистине непревзойдёнными. Литий-ионный аккумулятор Toshiba способен заряжаться до 80% от своей номинальной ёмкости всего за... одну минуту, при общей ёмкости элемента, сравнимой с обычными Li-ion батареями. Полный заряд требует ещё нескольких минут, но это как минимум в пятьдесят раз быстрее времени зарядки литий-ионных батарей, доступных сегодня на массовом рынке. Но потрясающая скорость - не единственное, чем может похвастаться новинка. Она способна работать в широком диапазоне температур (при -40 градусах Цельсия разработка Toshiba в состоянии отдать до четырёх пятых своего заряда) и почти не деградирует со временем. Последнее свойство особенно ценно: фактически, новый аккумулятор теряет после первой тысячи циклов "заряд-разряд" всего 1 процент своей ёмкости. Следует заметить, что речь идёт не о выкладках теоретиков, а о действующем элементе: в Toshiba сконструировали рабочий прототип карманных размеров, наделённый всеми вышеперечисленными свойствами и успешно питающий настоящий аудиоплеер. Коммерциализация разработки тоже не за горами. Уже в следующем году компания планирует выпустить первые аккумуляторные супербатареи для своих гибридных электромобилей, а в будущем производить элементы питания для портативной электроники, включая мобильные телефоны и ноутбуки.

Рапортуя об успехе, специалисты Toshiba без ложной скромности отмечают, что их разработка не имеет аналогов. А своими уникальными свойствами она всецело обязана успехам химии и наномеханики. Подробности относительно устройства новаторской батареи по понятной причине не раскрываются, но в общих чертах всё обстоит следующим образом. Аккумулятор Toshiba построен по общей для всех литий-ионных аккумуляторных батарей схеме, но с некоторыми отличиями. Прежде всего, изменена химическая формула электролита - по-прежнему содержащего соли лития, но теперь способного работать с катодом, не содержащим углерода. В обычных Li-ion батареях катод обязательно выполняется из углеродсодержащего материала. В нашем случае применено нечто другое. Наконец, самое главное: анод покрыт тончайшим регулярным узором из частиц особого материала, размерами в несколько сотен нанометров каждая. Такое покрытие одновременно гарантирует чрезвычайно быстрый заряд батареи и отсутствие взаимодействия с электролитом, которое в обычных аккумуляторах и является главной причиной ухудшения электрических характеристик со временем.

Литий-ионные аккумуляторы прошли в своём развитии немало этапов. За два десятка лет они превратились из чистого эксперимента в коммерческий продукт, но и сегодня ещё весьма капризны. Типичная Li-ion батарея с возрастом стремительно деградирует - и даже без эксплуатации за три года большинство из них способно выйти из строя. Полный разряд таких элементов отрицательно сказывается на ёмкости. Наконец, они взрывоопасны. Современная замена литий-ионных аккумуляторных батарей, батарея литий-полимерная, тоже далека от идеала, главным образом по причине быстрого старения (большинство выносит лишь несколько сотен циклов заряда-разряда). И каких-то перспективных выходов из ситуации до сих пор не наблюдалось. Но не прошло и суток с момента анонса Toshiba, а сторонние комментаторы уже предрекают, что изобретение её специалистов перевернёт индустрию. Конечно, "супербатарея" не без недостатков. Так, габариты элементов, построенных по новой схеме, пока в два-три раза больше габаритов массовых Li-ion батарей - при равной ёмкости. Но и работа ещё не завершена. Впрочем, конец лабораторных изысканий уже близок: по некоторым данным, Toshiba вовсю изучает возможность организации собственного производства уникальных аккумуляторных батарей. Годных для этого заводов у неё не осталось, все распродали в прошлом году. Но сейчас случай особый - не грех и подсуетиться.