В настоящее время самыми популярными аккумуляторами для мобильных устройств остаются литий-ионные. При всех своих преимуществах они имеют много недостатков, таких как уменьшение ёмкости со временем (старение), проявление так называемого эффекта памяти при неправильной эксплуатации, риск воспламенения при нарушении производственного процесса или условий использования. Большая цена, которая особенно чувствуется при необходимости создания ёмкой батареи для электромобиля, также относится к минусам. И хотя многие исследователи неоднократно предпринимали попытки улучшения этих аккумуляторов, всё же назрела необходимость создания принципиально новой технологии. На днях в Сети быстро распространилась информация о молодом стартапе Power Japan Plus, который занимается разработкой аккумуляторов нового типа.

Батареи, предлагаемые японскими изобретателями, будут более ёмкими, безопасными и дешевыми по сравнению с традиционными литиево-ионными аккумуляторами. Кроме того, процесс их зарядки также будет ощутимо более коротким. Компания, которой исполнился всего год, использует углеродный материал для анода и катода и надеется запустить производство новинки уже в текущем году. Издание The Atlantic утверждает, что первая партия объёмом порядка 500-5000 батарей будет выпущена на пилотной линии в Окинаве уже летом.

Традиционный литий-ионный аккумулятор наряду с карбоновым стержнем включает также окись лития. Между анодом и катодом  располагается электролит. В литиево-ионной батарее во время разряда ионы лития покидают углерод, также как и электроны. При этом окись металла получает дополнительные ионы и электроны. Во время зарядки к батарее прилагается более высокое напряжение, чем производимое аккумулятором, что заставляет ионы пройти в обратном направлении. Ионы лития мигрируют от катода к аноду. По сути электроны и ионы лития постоянно отделяются от карбонового стержня и возвращаются обратно.

Использование углерода одновременно для анода и катода делает новую батарею безопасной, так как позволяет избавиться от легко воспламеняемой окиси лития. Особенно таких воспламенений боятся производители электромобилей. Полностью углеродный аккумулятор деградирует намного медленнее литий-ионного, утверждают разработчики. Если традиционный аккумулятор имеет жизненный цикл два года, на протяжении которого он выдерживает около 500 циклов зарядки/разрядки, то изобретение Power Japan Plus поддерживает до трёх тысяч таких циклов. Благодаря особенностям химических реакций в такой батарее, длительность её зарядки можно сократить в 20 раз. Отказ от окиси лития ведёт также к удешевлению батареи. С точки зрения экологии, полностью углеродный аккумулятор также предпочтительнее литий-ионного и намного легче утилизируется.

На самом деле идея полностью углеродного аккумулятора не нова и разрабатывается японцами с 70-х годов прошлого столетия. Около 6-7 лет тому назад ученые Университета Куйсю (Kyushu University) начали работу над нанотехнологией и совершенствованием углеродного материала, что позволило повысить ёмкость таких батарей. Power Japan Plus, по сути, занимается коммерциализацией достижений упомянутого выше университета, хотя и работает над дальнейшим улучшением свойств углеродного материала (свою разработку она называет Carbon Complex). Интересно, что разработку катода доверили уважаемому эксперту в этой области Канаме Такее (Kaname Takeya), который является создателем катодов для Toyota Prius и Tesla Model S.

На сегодняшний день стартап включает всего восемь человек. Одной из главных задач является поиск источников финансирования для налаживания массового производства. Многие стартапы, предлагавшие новые аккумуляторные технологии, испытывали значительные трудности в поисках инвесторов, из-за чего их деятельность затухала. Дело в том, что для масштабирования производства батарей требуется много времени и огромные вложения. Но Power Japan Plus утверждает, что её батареи могут выпускаться на уже существующем оборудовании, поэтому ей требуется меньше денежных средств для старта. Первые модели будут нацелены на медицинское оборудование и спутниковую отрасль, где ключевым требованием является безопасность. Позже Power Japan Plus планирует охватить рынок аккумуляторов для электромобилей. И только после успеха в этих отраслях мы можем надеяться на появление полностью углеродных батарей в наших любимых гаджетах. Так что ждать ещё осталось долго.

Источник: 3DNews