«Квантовая» батарея разработана японскими учеными, готовится массовое производство - «Технологии»

Специалисты японских компаний Micronics Japan Co Ltd и Guala Technology разработали технологию массового выпуска элементов питания, принцип работы которых основан не на химических, а на физических процессах, имеющих квантовую природу.

Разработчики продемонстрировали рабочий экземпляр одной ячейки ("battenice"), представляющей собой тонкий лист металл-оксид-полупроводниковой структуры n-типа, в которой задействуются частицы диоксида олова, титана и оксиды цинка, покрытых изолирующим слоем. Изолятором служит пленка, в состав которой могут входить, как органические, так и неорганические соединения.

В отличие от самых распространенных литий-ионных батарей (аккумуляторы электромобилей, батарейки мобильных устройств и т.д.), использующих ионы для хранения энергии, в слоистом «квантовом» аккумуляторе в этом направлении «работают» электроны, но не так, как это происходит в традиционных конденсаторах. Создатели нового элемента питания утверждают, что принцип работы их батареи основан на использовании «запрещенной зоны» полупроводника для хранения элементарных частиц – носителей энергии.

Для создания «квантовых» батарей зарядовый слой накопителя, представляющий собой структуру «металл-оксид-полупроводник», подвергают ультрафиолетовому облучению, параметры которого японские инженеры держат в секрете. Заряжать получившийся элемент можно практически из любого источника – подойдут даже пальчиковые батарейки, «рабочие» электроны обосновываются на свободных энергетических уровнях материала-накопителя и хранятся там до момента, когда к батарее подключат потребителя.

Новая система представляет собой перезаряжаемые батареи с высочайшей плотностью хранения энергии. Ученые Micronicsутверждают, что в скором времени выйдут серийные образцы с емкостью до 500 Вт*ч/л, способные производить до 8000 Вт пиковой мощности на один литр объема.

Читайте также: NanoFlowcell продемонстрирует электромобиль Quant F на автосалоне в Женеве видео

Такими «сверхпоказателями» не обладает ни одно аналогичное устройство, это значит, что «квантовые» накопители даже с очень скромной емкостью смогут выдавать большой пиковый заряд – эффект, который возможно достигнуть, если «скрестить» все лучшее, что есть в обычных аккумуляторах и суперконденсаторах. На практике это означает, что с их использованием, реализовать рекуперативное торможение в современных гибридах и электрокарах получится с большей эффективностью. Также, напряжение на таких батареях будет постоянным, в отличие от суперкондесаторов, которые снижают выходное напряжение по мере их разряжения.

В Micronics Japan утверждают, что диапазон рабочих температур «квантовой» батареи находится в пределах от -25 до +85 °C, а бесперебойно работать она сможет на протяжении не менее 100 000 циклов зарядки-разрядки, причем после этой отметки емкость аккумулятора снизиться всего лишь на 10%. В отличие от «квантовых» элементов питания, представленных ранее другими исследователями, в «слоистом» прототипе не используются многокомпонентные или дорогие материалы (например, графен), поэтому, для начала массового производства нового продукта не потребуется сложных приготовлений.

Интересно, что при демонстрации работы батареи использовался единственный аккуммулирующий «лист», размещенный на подложке толщиной 10 мкм из нержавеющей стали, то есть возможность составлять модули с определенной емкостью из нескольких таких элементов на представленном видео показано не было. В будущем, создатели «супербатареи» надеются заменить сталь алюминием, что позволит уменьшить массу устройства и, возможно, продлить срок ее службы.

Если разработка Micronics Japan на деле окажется «квантовой» батареей с заявленными характеристиками, то их изобретение может существенно повлиять на развитие технологий в самых различных областях. Например, способность забирать и выдавать большое количество электроэнергии из источника питания позволит существенно снизить время зарядки, а высокая емкость откроет новые возможности для портативных электронных устройств и развития электротранспорта.

Источник: computerra.ru

Статья по теме: В Японии разработали электрогенерирующую резину - "Energy-Generating Rubber"