Спецпроекты

Создан первый в мире гибкий сверхтонкий аккумулятор с характеристиками не хуже литиевых батарей

Техника

Корейские ученые создали очень тонкий аккумулятор на основе микропленочного конденсатора, способный выдерживать многочисленные сгибания и разгибания без потери емкости. Его предложено использовать в телефонах со складным экраном и носимых устройствах.

Аккумулятор будущего

В Южной Корее разработан тонкий и гибкий аккумулятор, способный сохранять заряд даже после многочисленных деформаций. Он создан учеными Корейского института энергетических исследований (Korea Atomic Energy Research Institute) и выглядит как стикер, способный держаться практически на любой поверхности. Статья о нем опубликована в научном журнале Chemical Engineering Journal.

Аккумулятор, по заявлениям разработчиков представляет собой микропленочный ультратонкий конденсатор, рассчитанный на накопление большого количества энергии. Для закрепления такого конденсатора на поверхности ученые предложили использовать ультракороткие лазерные импульсы, которые частично расплавляют аккумулятор и «прилепляют» его. Воздействие импульсов, по их словам, оказывается только на корпус и не влияет на технические характеристики самой батареи.

Особенности аккумулятора

Внутри новый корейский аккумулятор состоит из адгезивных полимерных композитов, а также пористого графена. Эти элементы покрыты особым функциональным имитатором адгезивного белка, что и позволяет всей конструкции многократно гнуться без повреждений. Батарея способна не только длительное время сохранять работоспособность после деформации, но и возвращаться в исходную форму.

Особенности аккумулятора позволяют крепить его на стекло, пластик и другие типы поверхностей

Разработчики, намекая на высокую токсичность современных широко используемых аккумуляторов, заявили, что их микропленочный конденсатор оказывает незначительное влияние на окружающую среду. При попадании в почву он «довольно быстро» разлагается, однако ученые не сообщили ни время, в течение которого протекает этот процесс, ни список элементов, остающихся в почве после его завершения.

Сравнение с литий-ионными батареями

Удельная энергия нового корейского аккумулятора составляет 1,08 мВтч на каждый см3 его площади. Этот параметр находится приблизительно на одном уровне с тонкопленочными литий-ионными АКБ.

В то же время удельная мощность нового аккумулятора равна 83,5 мВт на каждый см3. Это, по словам разработчиков, в 13 раз больше, чем у литиевых батарей.

Литий-ионные АКБ из-за особенностей конструкции не способны выдерживать сильные деформации и сохранять при этом не только работоспособность, но и емкость. В ряде случаев сильные изгибы таких батарей могут привести к их возгоранию, а иногда, как это было со смартфоном Samsung Galaxy Note 7, для этого достаточно и легкой деформации.

В этом плане аккумулятор, созданный корейскими учеными, существенно более надежен. Помимо этого, он способен сохранить 99% своей емкости после 200 циклов сгибания, да и «бомбардировка» ультракороткими лазерными импульсами тоже практически не влияет на этот параметр. После 200 циклов «приклеивания» аккумулятора путем его частичного расплавления емкость сохраняется на уровне 97%. Создатели батареи, тем не менее, не уточняют, почему при монтаже аккумулятора нужно использовать именно лазер вместо обычного двухстороннего скотча или просто клейкой субстанции – оба эти способа используют все крупные производители мобильной электроники, включая Apple.

Коммерциализация технологии

Авторы аккумулятора-стикера не называют сроки появления своего детища в серийно выпускаемых устройствах. Они также не уточняют, на какой стадии разработки оно находится, и существуют ли рабочие прототипы, пригодные хотя бы для мелкосерийного производства.

В то же время ученые точно знают, в каких устройствах их изобретение появится в первую очередь. Помимо смартфонов с гибкими экранами это будет и носимая электроника – фитнес-трекеры, смарт-часы и т. д.

В существующих смартфонов с гибкими экранами устанавливаются два классических аккумулятора

Стоит отметить, что некоторые крупные вендоры действительно заинтересованы в использовании гибких аккумуляторов в своей продукции. В их число входит и компания Apple, которая еще в 2013 г. работала над собственной версией гибкого источника энергии. Она планировала использовать его в умных часах Watch, но по итогу во всех существующих поколениях этого устройства, включая вышедшее в сентябре 2019 г. поколение Series 5, применяется обычная литиевая АКБ.

Что касается смартфонов с гибким экраном, то в подавляющем большинстве из них для питания электронных компонентов используются два литиевых аккумулятора. Подобный принцип реализован в вышедшем в феврале 2019 г. Samsung Galaxy Fold, а вместе с ним – в Motorola Razr 2019 образца осени 2019 г. и раскладушке Samsung Galaxy Z Flip, увидевшей свет в феврале 2020 г.