Патент недели: как продлить жизнь батарейки

Принцип работы автономных источников питания, разработанный российскими учеными, может стать более экономичной альтернативой уже существующим устройствам.

Чтобы оценить спрос на «мобильную» энергию, не нужно проводить сложных исследований, достаточно оценить количество гаджетов, которыми каждый из нас пользуется: от «умных» часов до ноутбука, от смартфона до планшета. Кроме этого есть и бизнес-потребности, например, мобильные кассовые терминалы, другие автономные промышленные и бизнес-устройства, которые не всегда можно подключить к стационарной электросети.

Традиционно в аккумуляторах используются компоненты на основе лития. Именно этот щелочной металл получил широкое распространение при производстве батареек и «пауэрбанков» благодаря высоким значениям удельной плотности энергии и скорости восстановления «потраченного» заряда. Но высокая стоимость добычи и переработки лития накладывает ограничения на его использование в объемных элементах питания. С помощью лития, например, сложно построить автономное хранилище энергии — аналог бензоколонки, которым могли бы пользоваться электромобили или популярные в последнее время электросамокаты или гироскутеры.

В качестве альтернативы литию инженеры предлагают, в частности, использовать калий. Он гораздо дешевле, но у него есть недостаток — аккумуляторы, сделанные на основе калия, быстро теряют свою емкость или эксплуатационные характеристики с каждой последующей перезарядкой: происходит снижение эффективности анода из-за уменьшения ионов калия. Это приводит к существенным емкостным потерям на аноде до 40−60% на первом цикле, а также ухудшению рабочих характеристик всей системы калий-ионного аккумулятора вплоть до практически полного выхода из строя. Чтобы сократить потери, российские физики предложили использовать композиции материалов на основе неграфитизированного — т. е. без образований графита — углерода.

Подробное описание разработки, которая позволяет сделать большой шаг на пути к более экономичной электроэнергетике и более дешевым автономным и мобильным элементам питания со значительным сроком службы, можно прочитать в опубликованном патенте.

Источник:https://www.popmech.ru/technologies/630683-patent-nedeli-kak-prodlit-zhizn-batareyki/