Физики построили прозрачные литиевые батареи

Новая батарея уступает обычным литиевым равного размера в мощности и ёмкости, но зато может похвастать прозрачностью, открывающей новые возможности для дизайнеров. Кроме того, прозрачные аккумуляторы пригодятся в исследованиях, ведь тут можно напрямую наблюдать за процессами, идущими в ходе заряда и разряда (кадр Stanford University).

Для воплощения фантастических прогнозов о гибкой и прозрачной карманной электронике необходимо, чтобы свет проходил сквозь все компоненты устройства, начиная с экрана и заканчивая аккумуляторами. Именно последние и удалось сделать прозрачными специалистам из Стэндфорда.

Как и его экспериментальные японские предшественники, новый аккумулятор в качестве основы использует тонкую полимерную плёнку. В данном случае — полидиметилсилоксан (PDMS). Но этот полимер не проводит ток, а значит, нужно было нарастить проводящий слой.

Но помимо контактов и электродов в обычной литиевой батарее имеется немало других компонентов, непрозрачных для света. Авторы новой технологии сумели обойти все эти препятствия, заменив где можно непрозрачные детали на пропускающие свет, а где это было невозможно — просто уменьшив толщину компонентов.

«Если предмет меньше 50 микрометров, вашим глазам покажется, что он прозрачен», — объясняет Юань Ян (Yuan Yang), автор идеи прозрачного литиевого аккумулятора и один из создателей этой батареи.

Юань Ян демонстрирует один из первых образцов новинки (фото L. A. Cicero).

Итак, исследователи взяли PDMS, расплавили его и  для создания рядов неглубоких канавок залили в кремниевую формочку шириной всего 35 микрометров (это меньше предела разрешения человеческого зрения).

В эти углубления были последовательно добавлены пары металла, которые сконденсировались в тонкие (незаметные на глаз) проводящие дорожки, а ещё учёные добавили туда же несколько капель активных веществ, необходимых для формирования электродов.

Между двумя слоями таких электродов Юань поместил электролит-гель, но тоже не вполне обычный. Учёный модифицировал его так, что тот смог выполнять функции и электролита, и сепаратора.

Схема батареи и её снимки под микроскопом (иллюстрации Yuan Yang et al.).

Один такой бутерброд из геля, тончайших проводников и полимерных стенок представляет собой единичную батарейку. Для повышения мощности устройства можно сложить вместе несколько подобных ячеек.

Тесты показали, что один литиевый сэндвич обладает прозрачностью в видимом свете в 62%. Но даже три слоя-батарейки, наложенные друг на друга, продемонстрировали суммарное светопропускание в 60%.

Плотность упаковки энергии в новых батареях уступает классическим литиевым и может быть сопоставима с никель-кадмиевыми (авторы сообщают о 10 ватт-часах на литр объёма, включая упаковку). При этом дальнейшие опыты, уверены в Стэнфордском университете, помогут улучшить удельные показатели таких аккумуляторов.

В серийном производстве, по оценке создателей, прозрачные литиевые аккумуляторы окажутся не дороже обычных литиево-ионных батарей.

(Детали работы изложены в пресс-релизе университета и статье в PNAS.)



Проверено вторичное использование электромобильных батарей

22 июля 2011

Графен повысил живучесть ультраёмких батарей

14 июля 2011

Американцы доказали живучесть бумажных солнечных батарей

11 июля 2011

Американцы выпустили на рынок электрическое бикини

15 июня 2011

Испытан прототип сверхъёмкой полужидкой батареи

30 мая 2011
  • Свободный полет фантазии — покрыть такими батарейками электромобиль снаружи — как часть лакокрасочного покрытия. Заодно может выступать активным компонентом защиты от несанкционированного проникновения. :)
    ОтветитьНравится
  • Андрей Балаев  26 июля, 23:29
    Я тоже подумал почти об этом, что это не мешает ставить батареи там, где они обычно выдавали себя.
    ОтветитьНравится
  • Максим Кочорба  26 июля, 13:19
    Оп, ждем полностью прозрачный телефон )
    ОтветитьНравится
  • Георгий Ратушный  26 июля, 20:07
    не функционально — в одном слое много энергии не запасешь, а много — уже не прозрачно. для достаточно узких, нишевых применений
    ОтветитьНравится
  • Алексей Заикин  26 июля, 20:35
    В фантастических фильмах часто показывают как люди будущего читают с прозрачных пленок. Но это же так не эргономично!
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  26 июля, 20:38
    Вот это в точку. Но свою нишу такие экраны, чипы, батареи всё же найдут.
    ОтветитьНравится
  • Артур Терегулов  27 июля, 15:36
    Прозрачную пленку закрасить пикселями не проблема.
    ОтветитьНравится
  • Ждём компьютер как в Автаре
    ОтветитьНравится
  • *Аватаре
    ОтветитьНравится