«Квантовая» батарея разработана японскими учеными, готовится массовое производство

«Квантовая» батарея разработана японскими учеными, готовится массовое производство

Квантовая батарея японских ученых

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.

Читайте также  Faraday Future почти показала свой электромобиль (видео)

слоистый квантовый аккумулятор

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.

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.

Читайте также  Украинский Ecoisme вышел в финал конкурса европейских стартапов EDF Awards

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.

Статья по теме: В Японии разработали электрогенерирующую резину — ‘Energy-Generating Rubber’

Project Loon от Google запустит первые раздающие и... Project Loon – проект Google, в рамках которого компания намерена обеспечить доступ в Интернет развивающимся странам с помощью воздушных шаров – выхо...
Фотосинтез искусственного листа оказался эффективн... Высокая эффективность натурального фотосинтеза является определенным ориентиром в развитии отрасли солнечной энергетики. Однако теперь, этот приро...
Супермаркеты Берлина открыли отделы с вертикальным... Поскольку доступность крупных городских вертикальных ферм достаточно ограничена, подобные решения с менее габаритными возможностями могут иметь хорош...
Батареи из отходов яблок могут стать доступной аль... Новый технологический прорыв может превратить отходы «яблочной промышленности» в высокотехничную продукцию. Исследователи из Технологического институ...

Сохрани, чтобы не потерять