Сотрудники Московского авиационного института (МАИ) создают современную технологию изготовления электрических аккумуляторов нового вида. Использование инновационных компонентов позволяет применять подобные АКБ в 7 раз дольше, чем имеющиеся в настоящий момент.
В частности, смартфон можно будет заряжать только раз в неделю. При этом его компоненты смогут выдержать от 5000 до 10000 зарядочно-разрядочных циклов. Это почти в 10 раз превышает ресурс стандартных АКБ. Серийно-массовое производство планируется запустить в 2028-2029 годах.
В аккумуляторных батареях, разработанных в МАИ, токовая нагрузка ниже, нежели в стандартных. По этой причине они обеспечивают существенно большее число циклов зарядки/разрядки. В настоящее время удельная энергоёмкость АКБ составляет от 230 до 260 Вт*час/кг. На первой стадии планируется двукратное увеличение показателя. А дальше, совершенствуя технологию, можно достичь от 1000 до 1500 Вт*час/кг. Многократное увеличение времени работы будет достигнуто при существующей массе аккумуляторных батарей.
Главные компоненты всех аккумуляторов - катод (положительно заряженный электрод) и анод (отрицательно заряженный электрод). Как правило, они изготавливаются из цинка и диоксида марганца. Это материалы с ровной поверхностью, поэтому на электроды из них возможно нанесение очень небольшого количества вещества, напрямую запасающего электрическую энергию (например, лития).
Специалисты из Московского авиационного института планируют изготавливать анод и катод из специального углеродистого соединения – «Бусофита», который производится в Беларуси. Вследствие пористой структуры бусофит имеет большую удельную поверхность – до 1200 м2 на 1 грамм вещества. По этой причине на такой поверхности возможно размещение намного большего количества веществ, накапливающих энергию (конденсаторов). Таким образом накапливается электродный материал, структурируемый на наноуровне.
Разработка создаётся на базе современных тонкоплёночных нанотехнологий. Следует представить себе абсолютно новейшие материалы, из которых будут изготавливаться электроды. Их структура – углеродная матрица с большой удельной поверхностью, позволяющей размещать химически активные вещества и добавки. Внедрение этих материалов и соответствующе технологии позволит усовершенствовать характеристики электродных материалов, и в первую очередь – удельную энергетическую ёмкость. В итоге, по мнению разработчиков, становится возможным совершенствовать конструкцию АКБ и технологию их производства для увеличения рабочих параметров и надёжности эксплуатации.
Энергетические накопители, разработанные на базе тонкоплёночной технологии, можно будет использовать при изготовлении батарей для электрических самолётов. Проект Авиационного института добавлен в «дорожную карту» Росатома под рабочим названием «Технологии разработки накопительных систем электрической энергии, включая портативные». В настоящее время система проходит этап испытаний для вывода в производство не позднее 2029 года.