Исследование новых материалов, свойства которых способствуют развитию передовых технологий, сегодня является одной из сфер научной деятельности, на которую выделяются значительные ресурсы (Графен: вещество, которое изменит наш мир). Так, уже многие годы ученые работают над повышением долговечности и времени зарядки аккумуляторов. Недавно группе исследователей из Наньянского технологического университета (NTU) в Сингапуре — под руководством профессора Чена Шиаодона из Школы наук о материалах и инженерных наук — удалось значительно продвинуться в этом направлении, представив новый аккумулятор, срок службы которого превышает 20 лет, а время зарядки до 70 % общей емкости составляет всего две минуты.
Профессор Чен Шиаодон держит в руках аккумулятор, на зарядку которого требуются считанные минуты. Изображение предоставлено NTU в Сингапуре.
Какими станут аккумуляторы нового поколения
Новый аккумулятор использует ионы лития, при этом, однако, при создании отрицательного полюса (анода) вместо традиционного графита ученые использовали новый гелевый материал из диоксида титана. Этот материал имеет в природе сферическую форму, что, в принципе, могло оказаться проблематичным для достижения целей проекта; однако исследователям удалось трансформировать частицы диоксида титана в нанотрубки (в тысячу раз тоньше человеческого волоса), при этом именно эта наноструктура позволяет ускорить химические реакции, обеспечивающие сверхскоростную зарядку аккумулятора. Кроме того, используемый материал имеет низкую себестоимость, поскольку в большом количестве присутствует в почве (его также добавляют, например, в крем против загара, чтобы он поглощал вредные ультрафиолетовые лучи).
Слева направо, профессор Чен Шиаодон наблюдает за работой членов исследовательской группы, Тан Юшин и Ден Жиян. Изображение предоставлено NTU в Сингапуре.
Рашид Ямази, преподаватель университета, в котором проходили исследования, и со-изобретатель анода из лития и графита, конструкция которого сегодня используется практически во всех литий-ионных аккумуляторах, признал, что работа его коллеги Чена Шиаодона и его команды представляет собой огромный шаг в развитии технологии аккумуляторов.
Применение и преимущества: от электромобилей до удаленного управления нашими электрогенераторными установками
Ожидается, что разработка аккумулятора сверхбыстрой зарядки будет иметь чрезвычайное значение для многих отраслей промышленности, некоторые из которых уже выразили свой интерес к новой передовой технологии. Одной из них, вне всякого сомнения, является автомобилестроение, в частности, производство электромобилей: ограниченный срок зарядки современных аккумуляторов и необходимость длительной подзарядки в течение 3-4 часов зачастую отпугивали покупателей электрических машин; однако в ближайшем будущем об этом предстоит забыть, ведь теперь электромобили смогут заряжаться в 20 раз быстрее (в течение около 5 минут) и выдерживать более 10 000 циклов разряда/перезарядки — с литий-ионным аккумулятором нового поколения, который, по предварительной информации, поступит в продажу в ближайшие пару лет.
Профессор Чен Шиаодон (стоит) и ученые Тан Юшин и Ден Жиян. Изображение предоставлено NTU в Сингапуре.
Другой отраслью, с энтузиазмом откликнувшейся на эту новость, стало производство мобильных устройств. Мы, пользователи, в целом, хотим, чтобы аккумуляторы наших мобильных телефонов и планшетов служили как можно дольше. Эти мобильные устройства часто используются и для работы: например, инженеры и технический персонал компаний, купивших электрогенераторные установки Inmesol, смогут осуществлять мониторинг и управлять работой оборудования на расстоянии при помощи смартфонов и планшетов, на которых установлено приложение DSEWebNet (см. статью Дистанционный мониторинг и управление электрогенераторными установками). Новые литий-ионные аккумуляторы с диоксидом титана обеспечат большую независимость и свободу при выполнении работы.
