Технологии
Прочее
25.02.2014, 17:34

Батарея заряжается сама благодаря нанокомпозитной пленке

В 2012 году группа исследователей Технологического института Джорджии изготовила первую батарею, способную заряжаться без подключения к розетке или другому источнику электроэнергии. Подзарядка аккумулятора происходит из-за механической нагрузки, в результате которой ионы лития мигрируют от катода к аноду за счет пьезоэлектрического эффекта. Теперь исследователи улучшили эту батарею путем добавления наночастиц в пьезоэлектрический материал, в результате чего повысилась эффективность зарядки и емкость аккумулятора.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Самозаряжающийся батарея толщиной в несколько сотен микрометров помещается внутрь «контейнера» из фольги, внешне напоминающего монету. Расположенная, к примеру, под кнопками калькулятора, такая батарея станет преобразовывать механическую энергию в химическую и будет ее хранить. Исследователи предполагают, что в будущем такие батареи смогут поддерживать работу множества портативных электронных устройств — в том числе с сенсорными экранами.

Для преобразования обычного литий-ионного аккумулятора в самозаряжающуюся батарею исследователи заменили полиэтиленовый сепаратор, который обычно отделяет друг от друга два электрода, пьезоэлектрическим материалом, генерирующий заряд в результате механического воздействия.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В батарее, созданной в 2012 году, это была поливинилиденфторидовая (ПВДФ) пленка. В нынешнем варианте батареи исследователи добавили к ней наночастицы цирконат-титаната свинца, создав таким образом нанокомпозит. Добавление указанных наночастиц привело к значительному увеличению производительности: повышению эффективности и емкости батареи в 2,5 раза по сравнению с предыдущей версией. Так, емкость аккумулятора возросла с 0,004 до 0,010 мАч.

Эти улучшения происходят из-за двух механизмов: во-первых, цирконат-титанат свинца фиксирует форму пленки после ее геометрической деформации, что увеличивает пьезоэлектрический потенциал, во-вторых пористая структура нанокомпозита увеличивает число путей для прохождения ионов лития. Оба механизма позволяют большему количеству ионов мигрировать от катода к аноду, увеличивая суммарный заряд.