Якась японська компанія раптом заявила, що нишком розробила і підготувала до серійного виробництва шарувату батарею абсолютно нового типу, і це не хімічне джерело струму і не конденсатор. Проте розробка здатна накопичувати і зберігати енергію набагато краще традиційних акумуляторів.

Автори називають батарею «квантовою», підкреслюючи її фізичну, а не хімічну природу. Одиночна комірка, яка вже демонструвалася розробниками, являє собою плівку з метал-оксид-напівпровідникової структури n-типу, в якій використовуються частки діоксиду титану, діоксиду олова та оксиду цинку, покриті ізолюючою плівкою. У ролі останньої можуть виступати як органічні, так і неорганічні ізолятори.

Замість використання для зберігання енергії іонів (як у батарейці вашого телефону), шарувата «квантова батарея» експлуатує електрони, тільки зовсім не так, як конденсатори. Стверджується, що система заснована на зберіганні електронів «в забороненій зоні» напівпровідника.

Batery

Зразок нового квантового накопичувача енергії у вигляді тонкої одиночної пластинки.

При виробництві структур «метал-оксид-напівпровідник» зарядовий шар накопичувача опромінюють ультрафіолетом неназваних параметрів. Після виготовлення, при зарядці, яку можна здійснювати з будь-яких джерел, включаючи пальчикові батарейки, електрони займають вільні енергійні рівні в робочому матеріалі і зберігаються там до тих пір, поки батарею не буде потрібно розрядити. Таким чином, перед нами акумуляторні батареї з дуже високою щільністю зберігання енергії. За заявою компанії Micronics Japan Co. Ltd., серійні зразки (обіцяні в найближчому майбутньому) будуть мати ємність до 500 Вт•год/л і при цьому зможуть видавати до 8000 Вт пікової потужності на літр об'єму.
Це не просто високі, а видатні показники: такі накопичувачі навіть при малій ємності зможуть видавати велику пікову потужність, об'єднуючи кращі риси акумуляторів і суперконденсаторів. Тобто в теорії регенеративне гальмування з ними вдасться використовувати набагато ефективніше, ніж у сьогоднішніх електромобілях і гібридах. При цьому, на відміну від суперконденсаторів, напруга, що знімається з таких накопичувачів, не зменшується в міру їх розрядки, до кінця залишаючись стабільною (див. на швидкість обертання вентилятора). Крім того, заявлено, що «квантова батарея» зможе працювати в діапазоні від -25 до +85° C, а її життєвий цикл досягає 100 тис. циклів зарядки-розрядки до падіння ємності нижче 90% від початкової. На відміну від колишніх варіантів «квантових батарей», новинка не використовує «непрості» і дорогі матеріали типу графена, а тому «повністю готова до масового виробництва».
Зауважимо, втім, що в демонстрації нового накопичувача використовувався лише один акумулятивний лист – на підкладці з нержавіючої сталі товщиною 10 мкм, тобто можливість об'єднувати такі накопичувальні елементи в масштабні групи поки лише належить довести. Крім того, розробники мають намір витратити якийсь час на заміну сталі алюмінієм, щоб зменшити питому масу новинки.
Безумовно, у концепції в тому вигляді, в якому її анонсує Micronics Japan, в наявності кілька безперечних плюсів. Зокрема, не хімічна батарея явно не буде пожежо-небезпечною. Безумовно, здатність швидко видавати і забирати з мережі велику кількість енергії різко прискорить зарядку таких накопичувачів. Сама за себе говорить і висока ємність «квантової батареї»: якщо виробник стримає своє слово, вона дозволить нарешті довести смартфони до семиденного робочого тижня між підзарядками і, скажімо, майже потроїти дальність електромобіля.

(За матеріалами Віктора Хільчука, info-svit.org.ua)