Разработаны тонкопленочные аккумуляторы, заряжаемые за одну минуту

Дочернее предприятие Empa, фирма BTRY, хочет произвести революцию в перезаряжаемых аккумуляторных батареях. Они предлагают более долговечные и безопасные аккумуляторы, чем литий-ионные. Они более экологичные, их можно заряжать и разряжать только один раз. Пока тестовый образец сделали очень маленький, но создатели имеют далеко идущие планы.

Сейчас литий-ионные аккумуляторы повсюду. Они устанавливаются в ноутбуки, смартфоны, автомобили, спутники и т. п. Это одна из наиболее зрелых аккумуляторных технологий. Но есть направления, для использования в которых Li-Ion батареи не идеальны. Минусы заключаются в том, что этот тип АКБ теряет ёмкость с каждым циклом заряда-разряда, они работают в узком диапазоне температур и заряжаются относительно медленно.

Арибия также отмечает, что созданный ими аккумулятор не воспламеняется и его можно считать безопасным. Он даже предлагает разрезать аккумуляторную батарею ножницами, в результате чего получится два аккумулятора.

Учёные хотят вывести на рынок разработанную ими технологию. Вместе с руководителем своей лаборатории Ярославом Романюком они основали дочернюю компанию BTRY. Арибия занимает в ней пост технического директора. Генеральным директором является Мориц Футчер, который интересовался разными стартапами со студенческих лет. Исследователи много лет работают вместе над проектом по созданию инновационных аккумуляторов. Их команда хорошо зарекомендовала себя в этом направлении. Поэтому они уверены, что их продукт предложит реальную добавленную стоимость.

Высокоточное производство

Разработанный аккумулятор представляет собой тонкоплёночную твердотельную аккумуляторную батарею. Технологию нельзя назвать новой, поскольку подобные модели известные ещё с 1980 годов. Однако до сих пор удавалось создать образцы, которые могут хранить совсем немного энергии. Это объясняется небольшой массой тонкопленочных компонентов. Футчер и Арибия смогли сложить тонкопленочные ячейки и увеличить их ёмкость.

Аккумулятор является очень перспективным для коммерческого использования. Тонкопленочные элементы производятся с использованием вакуумного покрытия. В вакуумной камере распыляются необходимые материалы с образованием отдельных атомов. В дальнейшем они наносятся на целевую подложку в точно контролируемом по параметрам слоя. Подобная методика производства сейчас широко применяется при производстве стеклянных покрытий и полупроводниковых чипов. Исследователи говорят, что это их преимущество, поскольку имеется необходимое оборудование и технологии. Всё это уже значительной мере отработано и проверено.

Высокоточный метод производства выгодно отличается тем, что в процессе не используются токсичные растворители, как это бывает при традиционном производстве аккумуляторов. В то же время, из-за этого технология тонкопленочных батарей более дорогая. Поэтому исследователи говорят, что такие аккумуляторы будут применяться там, где они представляют небольшую часть от общей стоимости устройства. Это могут быть спутники, смартфоны, прочая электроника. В этом случае затраты на аккумулятор компенсируются высокой ценой устройства.

Ведётся поиск инвесторов

Исследователи не единственные, кто считает полученный аккумулятор перспективным продуктом. BTRY получили поддержку Innosuisse и стали бизнес-инкубатором Европейского космического агентства (ЕКА). Кроме того, Aribia получила стипендию Empa Entrepreneur Fellowship. Она существует для поддержки молодых учёных, которые желают основать компанию. Прежде, чем тонкоплёночный аккумуляторы поступит в серийное производство, и будет использоваться в различной электронике, предстоит провести немало технической и административной работы. На данный момент исследователи применяют оборудование и ресурсы Центра компетенции по покрытиям Empa для создания более крупных и мощных прототипов аккумуляторов. Они собираются продемонстрировать потенциальным инвесторам, что разработанная ими технология заслуживает внимания.

В течение ближайших двух лет учёные собираются увеличить площадь поверхности аккумулятора и количество объединяемых слоёв. На данный момент прототипы состоят из двух слоев размером 1х3 мм. У них в планах создать аккумулятор площадью 1 см² с из 2-3 слоев. Они говорят, что пока не смогут обеспечить питанием спутник с помощью аккумуляторной батареи. Но у них есть возможности продемонстрировать, что технология является масштабируемой. Подробнее о результатах исследования можно прочитать здесь.