Как продлить жизнь батарейки

При непосредственном участии Федеральной службы по интеллектуальной собственности («Роспатента») мы решили ввести на сайте рубрику «Патент недели». Еженедельно в России патентуются десятки интересных изобретений и усовершенствований — почему бы не рассказывать о них в числе первых.

Патент: 2731884

Авторы: Артем Абакумов, Елена Абрамова; Дмитрий Рупасов; Наталья Каторова; Полина Морозова; Кит Стивенсон

Патентообладатель: Сколковский институт науки и технологий

Чтобы оценить спрос на «мобильную» энергию, не нужно проводить сложных исследований, достаточно оценить количество гаджетов, которыми каждый из нас пользуется: от «умных» часов до ноутбука, от смартфона до планшета. Кроме этого есть и бизнес-потребности, например, мобильные кассовые терминалы, другие автономные промышленные и бизнес-устройства, которые не всегда можно подключить к стационарной электросети.

Традиционно в аккумуляторах используются компоненты на основе лития. Именно этот щелочной металл получил широкое распространение при производстве батареек и «пауэрбанков» благодаря высоким значениям удельной плотности энергии и скорости восстановления «потраченного» заряда. Но высокая стоимость добычи и переработки лития накладывает ограничения на его использование в объемных элементах питания. С помощью лития, например, сложно построить автономное хранилище энергии — аналог бензоколонки, которым могли бы пользоваться электромобили или популярные в последнее время электросамокаты или гироскутеры.

В качестве альтернативы литию инженеры предлагают, в частности, использовать калий. Он гораздо дешевле, но у него есть недостаток — аккумуляторы, сделанные на основе калия, быстро теряют свою емкость или эксплуатационные характеристики с каждой последующей перезарядкой: происходит снижение эффективности анода из-за уменьшения ионов калия. Это приводит к существенным емкостным потерям на аноде до 40-60% на первом цикле, а также ухудшению рабочих характеристик всей системы калий-ионного аккумулятора вплоть до практически полного выхода из строя. Чтобы сократить потери, российские физики предложили использовать композиции материалов на основе неграфитизированного — т.е. без образований графита — углерода.

Подробное описание разработки, которая позволяет сделать большой шаг на пути к более экономичной электроэнергетике и более дешевым автономным и мобильным элементам питания со значительным сроком службы, можно прочитать в опубликованном патенте.