Полупрозрачный Li-Ion аккумулятор заряжается от света

Японские изобретатели показали полупрозрачный литий-ионный аккумулятор с очень тонкой плёнкой электродов, которые заряжают батарею. В перспективе, таким материалом можно покрывать окна зданий, стёкла автомобилей в качестве тонировки и другие полупрозрачные поверхности, которые будут генерировать электрический ток.

Разработка пропускающего свет аккумулятора началась в 2013 году ^[1] (pdf ^[2]), а 27 августа 2015 года на выставке Innovation Japan 2015 представили рабочий прототип ^[3].

Авторы изобретения — группа исследователей под руководством Мицунобу Сато (Mitsunobu Sato), президента университета Когакуин (Токио) и профессора факультета прикладной физики школы продвинутого машиностроения при этом университете.

В отсутствие солнечного света материал довольно хорошо пропускает свет: так, на волне 550 нм, соответствующей зелёному свету, прозрачность разряженного аккумулятора составляет 60%… В присутствии солнечного света аккумулятор начинает накапливать заряд, увеличивается плотность лития на электродах и изменяется валентность материала, так что уровень прозрачности снижается до 30%.

В 2013 году основным компонентом электролита для положительного электрода был Li₃Fe₂(PO₄)₃ (LFP), а для отрицательного электрода — Li₄Ti₅O₁₂ (LTO) и LiPF₆ (гексафторфосфат лития). Эти материалы широко используются в производстве обычных литий-ионных аккумуляторов.

Достижение изобретателей в том, что им удалось уменьшить толщину электродов до 80-90 нанометров и сделать почти прозрачные плёнки: катод 80 нм, анод 90 нм. На графике показана прозрачность плёнок LFP и LTO для волн разной длины.

На следующем графике показана прозрачность целого аккумулятора до и после заряда.

Аккумуляторы заряжаются от солнечного света или другого яркого источника освещения. Выходное напряжение было зафиксировано на уровне 3,6V. В лабораторных условиях батарея выдержала двадцать циклов заряда/разряда практически без потери характеристик.

Новая версия аккумулятора 2015 года модифицирована по сравнению с образцом двухлетней давности. Сообщается, что некоторые химикаты заменили на другие, но научная работа с описанием новой конструкции пока не опубликована. На выставке Innovation Japan 2015 изобретатели показали, как аккумулятор пять раз разряжается и заряжается от ближнего ультрафиолета с плотностью потока энергии 10 мВт/см², что составляет примерно десятую часть от солнечного света.

Автор: alizar

Источник ^[4]