Современные литиевые аккумуляторы имеют очень высокие показатели емкости, они способы накопить достаточно большое количество энергии. Но у этих технологий есть один недостаток – все они достаточно инерционные в процессах заряда и разрядки.
Этот недостаток является следствием того, что ионы лития, которые обеспечивают, наряду с электронами, перенос электрического заряда двигаются достаточно медленно в среде активного вещества аккумулятора. Поэтому традиционные литиевые аккумуляторы не могут отдать максимальную мощность моментально, и на их зарядку уходит достаточно продолжительное время, исчисляющееся часами.
Инженеры Массачуссетского технологического института разработали новую технологию изготовления активного вещества литиевых аккумуляторов, которое позволит в сотни раз ускорить процесс зарядки такого аккумулятора.
При всем этом, аккумуляторы сделанные по новой технологии будут более компактными и более легкими чем традиционные, что положительно скажется на потребительских качествах сотовых телефонов и других мобильных устройств с автономным питанием.
Исследования по этой тематике длились уже на протяжении пяти лет. Первоначально, с помощью компьютерного моделирования, ученые рассчитали требуемую структуру обычного для литиевых аккумуляторов материала – литий-железного фосфата, для того что бы ионы лития могли передвигаться без помех и максимально быстро.
Найденная в результате расчетов структура представляла собой сквозные нанотуннели со специфичными поверхностными структурами в материале, которые позволяют ионам лития беспрепятственно передвигаться внутри материала аккумулятора. С современным развитием области нанотехнологий, только сейчас стало возможным изготовление материала с рассчитанной ранее структурой.
Используя новую технологию производства, исследователи сделали малую батарею, которая могла быть полностью заряжена или разряжена в течении 10 — 20 секунд (требуется около шести минут, чтобы полностью зарядить или разрядить подобную батарею, сделанную из традиционного материала).
Дальнейшие проверки показали, что в отличие от других материалов батареи, новый материал не разлагается в результате многократных циклов заряда-разрядки, что положительно сказывается на длительности срока службы аккумулятора.
Подобные аккумуляторы могут стать основой для построения энергетической установки электромобилей будущего, время зарядки автомобильных аккумуляторов может колебаться в пределах от нескольких секунд до минуты, в зависимости от мощности, которую сможет обеспечить зарядная станция и ее электропроводка.
Исследователи считают, что новая технология производства литиевых аккумуляторов может стать широко распространенной уже в течение следующих двух-трех лет.