Новым автономным устройствам нужно много энергии, чтобы они как можно дольше обходились без розетки. Вместе с тем батареи должны быть компактными и безопасными — например, не взрываться при сильном нагреве или механических повреждениях.
Для быстрой зарядки аккумуляторов нужно в первую очередь обеспечить их эффективное охлаждение, потому как поступление большого количества энергии непременно приводит к нагреву элементов. Задача по обеспечению оптимального температурного режима считается достаточно сложной: в традиционном варианте инженеры применяли для её решения громоздкие и дорогостоящие системы охлаждения и нагрева — они работают медленно и сами потребляют немало энергии.
Группа учёных для достижения максимальных показателей производительности аккумулятора обратилась к внутренней тепловой модуляции — активному методу температурного контроля. Таким образом можно регулировать температурный режим изнутри самого аккумулятора. Для этого пришлось внести изменения в структуру батареи, добавив ультратонкую никелевую фольгу, которая стала четвёртым базовым компонентом наряду с анодом, катодом и электролитом. Выступая в качестве своеобразного внутреннего стимулятора, фольга служит средством внутренней саморегуляции, добиваясь оптимальных температуры и реактивности — это обеспечивает 10-минутную быструю зарядку для аккумулятора практически любого типа.
Команда Центра технологий аккумуляторов и накопления энергии (BEST) в Пенсильвании создала безопасный и мощный литий‑ионный аккумулятор, который позволит электромобилю пройти до 1,6 миллиона километров. Во время тестов в него в буквальном смысле забивали гвозди, чтобы вызвать короткое замыкание. Но температура повреждённой ячейки повысилась всего на 100 градусов Цельсия — а в обычной батарее разница составила бы 1 000 градусов Цельсия.
Прорыв совершили и исследователи Samsung: они разработали твердотельный литий‑металлический аккумулятор плотностью 900 Вт·ч/л. Он на 50% компактнее существующих батарей и создан без использования жидкого электролита. Со временем аккумулятор не деградирует — объём заряда, который он может накопить, остаётся прежним.