Литий-ионные батареи стали открытием в области энергетики. Они повсюду — от электромобилей до ваших смартфонов. Они также очень эффективны в хранении энергии, позволяя упаковать большую мощность в довольно маленькую батарею. Но, к сожалению для всех, у литий-ионных аккумуляторов есть несколько недостатков. Аккумуляторы сделаны из материалов, которые можно собрать только с помощью экологически вредных средств, они со временем разлагаются и начинают хранить все меньше и меньше энергии, а при правильных условиях они могут просто загореться.
Группа из Венского технологического университета в Австрии пытается решить некоторые из этих проблем с помощью своего нового изобретения: кислородно-ионной батареи. По словам ученых, кислородно-ионные аккумуляторы работают так же, как и литий-ионные. Они заставляют ионы — атомы, которые приобретают электрический заряд, приобретая или теряя электроны, — прыгать туда-сюда между двумя поверхностями и создавать электрический ток. В случае новых батарей эти поверхности сделаны из керамики.
Керамические кислородно-ионные батареи не изготавливаются из каких-либо материалов, наносящих ущерб планете при их добыче, они полностью огнестойкие (так что никакого повторения взрывной истории Galaxy Note 7). По словам команды, ионно-кислородная батарея практически бесконечно перезаряжаема, при этом ее способность удерживать заряд никогда не ухудшается.
Этот длительный срок службы больше всего волнует исследователей, потому что он дает аккумулятору огромное значение в области зеленой энергии. Когда вы собираете энергию, скажем, от ветряной турбины или солнечной панели, эта энергия должна где-то храниться, прежде чем ее можно будет доставить к устройствам, которые будут ее использовать. Итак, чтобы эта система работала, вам нужна батарея, которую можно заряжать почти бесконечно. Литий-ионные элементы питания в конечном итоге сломаются и больше не смогут служить своей цели, а вот кислородно-ионные продолжат работу.
Но эти новые контейнеры для хранения энергии не являются панацеей. Аккумуляторы не могут удерживать ту же плотность энергии, что и литий-ионные аккумуляторы, и они сильно нагреваются (от 200 до 400 градусов по Цельсию). Таким образом, несмотря на огромные преимущества в масштабе ветряной электростанции, для мобильной электроники они не годятся.
Тем не менее, потенциал есть. В больших масштабах более низкая плотность энергии и повышенная рабочая температура не играют решающей роли, но особенно важны были бы сильные стороны нашей батареи: длительный срок службы, возможность производства большого количества этих материалов без редких элементов и тот факт, что эти батареи не пожароопасны.
Возможно, дальнейшее развитие технологии позволит внедрить подобные аккумуляторы и в наши смартфоны.
