Создан инновационный элемент питания, способный работать десятилетия

Ученые из Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL) при Министерстве энергетики США смогли увеличить на 26% емкость элемента питания, состоящего из трех основных элементов – анода, катода и электролита. При использовании в электроприборах с низким энергопотреблением такой элемент питания может служить 30–50 лет.

Созданный элемент питания относится к типу «литий-монофторид углерод» (Lithium Carbon Monofluoride, Li/CFx). Такие батарейки часто применяются в военной и авиакосмической промышленности, кардиостимуляторах и различной электронике.

Команда исследователей во главе с Ченду Ляном (Chengdu Liang) полагает, что новое изобретение позволит в значительной мере продлить время автономной работы разных датчиков, отличающихся невысоким энергопотреблением. Ученые утверждают, что такие устройства смогут автономно работать десятки лет.

На практике это означает, что можно будет имплантировать, к примеру, кардиостимулятор на 30–50 лет. На сегодняшний день такие устройства служат по 10 лет, после чего пациенту приходится делать очередную операцию с целью замены кардиостимулятора с севшей батареей.

Идея разработки – в использовании принципа двойного назначения электролита. Долгие годы считали, что роль электролита в батарее только одна – перенос ионов от электрода к электроду. Однако исследователи из ORNL смогли доказать, что у электролита может быть еще одна функция – работа в паре с катодом с целью обеспечения улучшенных свойств элемента питания.

По мнению Ченду Ляна, благодаря появлению электролита с двойным назначением сегодня открывается возможность конструирования элементов питания с недоступной ранее электрической плотностью.

Ученые использовали в качестве среды для переноса ионов твердый электролит из тиофосфата лития. «По мере разряда разработанной нами батареи вырабатывается соль фторида лития. Благодаря ей повышается электрохимическая активность электролита. Электролит, соединенный с катодом превращается из неактивного емкостного элемента батареи в активный», – объясняет Ченду Лян.

Когда разработка станет доступна на коммерческом уровне, разработчики не сообщают.

Стоит заметить, что работа исследователей из ORNL – только один из примеров перспективных разработок элементов питания. К примеру, в феврале этого года ученые университета Стэнфорда разработали батарею с ячеистой структурой, похожей на зерна граната. Необычная структура позволила значительно увеличить емкость и срок эксплуатации перезаряжаемого элемента питания.

Источник: Ornl.gov