Шведские разработчики представили технологию создания батареек
на базе дешевых, безопасных и простых компонентов, целлюлозы и соли.
Легкие, гибкие, перезаряжаемые, они используют два кусочка бумаги в
качестве электродов, а солевой раствор служит электролитом.
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.
