Соленая бумага: Гибкая батарейка
Такие батарейки — уверена их создательница Мария Стром (Maria Stromme) — будут дешевы и просты в производстве, а также, что особенно важно, почти безвредными для окружающей среды. Правда, до производительности традиционных химических элементов пока что они не дотягивают, но уже вполне способны питать небольшие датчики и простые микросхемы.
Все современные батарейки выделяют энергию в ходе электрохимической реакции, которая вызывает течение заряженных частиц в электролите, заключенном между двумя электродами. В обычных тонкопленочных батареях используется не жидкий раствор или гель, а твердый электролит, как правило созданный из лития с добавлением других металлов — таких, как никель, кобальт или марганец. Батарейки же шведских ученых, в которых в этом качестве используется соль, оказываются более компактными, простыми и безопасными.
При этом они обладают и другими преимуществами тонкопленочных батареек — например, долгим временем хранения: они сохраняют заряд годами, и могут перезаряжаться снова и снова тысячи раз. К сожалению, на деле лишь немногие разработчики тонкопленочных батарей сумели довести свои идеи «до ума» и вывести их на рынок. Зато удобство этой технологии так велико, что даже эти несколько компаний в 2009 г. должны произвести более 4 млн таких батареек.
Даже на их фоне «бумажно-солевая» батарейка смотрится выгодно. Литиевые ее «коллеги» создают напряжение до 4 В и запасают энергию плотностью 200−300 мВт*час/г. При этом после 100 циклов перезарядки они теряют уже 6% своих характеристик. А вот батарейка, разработанная группой Марии Стром, прошла уже около 1 тыс. циклов, без всяких потерь. И это только лабораторный прототип, над совершенствованием которого ученые активно работают.
В частности, они ищут способы превращения нескольких таких батареек в ячейки объединенной системы, способной выдавать более высокое напряжение. В идеале для разных нужд будут поставляться разные тонкопленочные солевые батарейки. Да и перезаряжаться они смогут быстрее, чем литиевые.
По словам Марии Стром, целлюлозу для них можно получать из загрязняющих океанскую воду водорослей. Из нее изготавливается тонкая бумага, покрывается слоем проводящего полимера — электроды готовы, между ними можно помещать раствор соли.
При работе батарейки анионы хлора (напомним, что соль — это хлорид натрия, в водном растворе распадающийся на ионы натрия и хлора) двигаются от положительно заряженного электрода к отрицательному, а в соединенном с ними контуре возникает соответствующий ток электронов. Перезарядка занимает десятые доли секунды, поскольку ток ионов через солевой раствор идет быстро, в противоположность литиевым тонкопленочным батарейкам, которым для этого требуется хотя бы 20 минут.
Читайте о современных батарейках — их истории и технологиях — в статье «За двумя зайцами».
По сообщению MIT Technology Review