IBM не даст аккумулятору нагреться
Владельцы современных гаджетов знают, что при интенсивной работе все эти устройства весьма ощутимо нагреваются: повышается температура стоящего на коленях ноутбук при просмотре фильма, смартфона при долгом разговоре. Часто причиной этого, помимо нагрева процессора, становится разогрев аккумулятора.
Практически во всех современных устройствах используется литий-ионный аккумулятор (Li-Ion) – именно он и подвержен разогреву. Такие батареи используются не только в мобильных устройствах, но и в электромобилях, где их нагрев еще более опасен (во время тестов на безопасность электромобилей имели место случаи пожаров. Также с проблемой нагрева литий-ионных аккумуляторов столкнулась компания Boeing, американский производитель самолетов. Из-за их перегрева в новых лайнерах Boeing-787 Dreamliner случались задымления и даже возгорания.
Предложения по охлаждению литий-ионных батарей имели место. В частности, компания Tesla Motors создала систему охлаждения аккумулятора. Однако мощность устройства за счет наличия дополнительного «холодильника» падала слишком сильно.
В решение проблемы включилась и компания IBM. Ее ученые решили, что литий-ионные аккумуляторы попросту исчерпали свой потенциал, и предложили концепцию Li-Air – литий-воздушного аккумулятора: окисление лития кислородом, содержащимся в воздухе, приводит к генерации электрического тока. Такие устройства, утверждают в IBM, имеют огромный энергетический потенциал, на порядок выше, чем у обычного литий-ионного аккумулятора.
Проект разработки новых батарей ведется IBM под кодовым названием Project 500. Однако коммерческое использование новинок, полагают создатели, начнется не ранее 2020 года – уж очень много проблем предстоит решить. Прежде всего, литий – активный щелочной металл, стоящий в самом начале ряда стандартных электродных потенциалов, и компоненты такого аккумулятора быстро деградируют, теряя свои свойства. Кроме того, сложно найти подходящий электролит. Поначалу в этом качестве использовался водный щелочной раствор, однако его эффективность была невысокой ввиду паразитической реакции лития с водой. Позже водный электролит заменили неводным полимерным. К тому же аккумулятор Li-Air нельзя считать полностью безопасным: если в него попадет вода, может возникнуть взрывоопасная концентрация водорода с кислородом.
Часть проблем литий-воздушного аккумулятора уже удалось решить. Британские ученые из университета Сент-Эндрюса (University of St Andrews) создали литий-воздушный аккумулятор, практически не склонный к деградации: после ста циклов экспериментальные модели теряли лишь 5% емкости, а скорость их заряда в десять раз превышала оную в обычном аккумуляторе. В качестве электролита британцы применили диметилсульфоксид (CH3)2 SO – он относительно хорошо проводит ионы и не дает литию окисляться напрямую. Правда, недостаток и у этого электролита есть – он замерзает при +18 ºС (не сразу, а постепенно).
Другим нововведением стало применение в качестве электродов благородного металла – золота и его ионов. Однако золото – тяжелый металл, поэтому новый аккумулятор имел большой вес и, понятное дело, оказался очень и очень дорогим (не хотелось бы, чтобы владельцы гаджетов и электромобилей становились жертвами охотников за золотом).
Несмотря на все сложности, на текущий момент Li-Air остается единственным претендентом на решение проблемы катастрофически малой емкости аккумуляторов и слишком долгой их зарядки, что сдерживает развитие рынка электромобилей. Рабочий прототип своего литий-воздушного аккумулятора IBM планирует продемонстрировать уже в этом году. В России работы по совершенствованию батарей такого типа ведет компания FM Lab, резидент «Сколково».
