«Квантовые батареи» готовы к массовому производству!

Некая японская компания вдруг заявила, что втихую разработала и подготовила к серийному производству слоистую батарею совершенно нового типа, и это не химический источник тока, и не конденсатор. Тем не менее разработка способна накапливать и хранить энергию много лучше традиционных аккумуляторов.

Авторы называют батарею «квантовой», подчёркивая её физическую, а не химическую природу. Одиночная ячейка, уже демонстрировавшаяся разработчиками, представляет собой плёнку из металл-оксид-полупроводниковой структуры n-типа, в которой используются частицы диоксида титана, диоксида олова и оксида цинка, покрытые изолирующей плёнкой. В роли последней могут выступать как органические, так и неорганические изоляторы.

Вместо использования для хранения энергии ионов (как в батарейке вашего телефона), слоистая «квантовая батарея» эксплуатирует электроны, только совсем не так, как конденсаторы. Утверждается, что система основана на хранении электронов «в запрещённой зоне» полупроводника.

При производстве структур «металл — оксид — полупроводник» зарядовый слой накопителя облучают ультрафиолетом неназванных параметров. После изготовления, при зарядке, которую можно осуществлять из любых источников, включая пальчиковые батарейки, электроны занимают свободные энергические уровни в рабочем материале и хранятся там до тех пор, пока батарею не потребуется разрядить.

Таким образом, перед нами перезаряжаемые батареи с очень высокой плотностью хранения энергии. По заявлению компании Micronics Japan Co. Ltd., серийные образцы (обещанные в ближайшем будущем) будут иметь ёмкость до 500 Вт·ч/л, и при этом они смогут выдавать до 8 000 Вт пиковой мощности на литр объёма.

Это не просто высокие, а выдающиеся показатели: такие накопители даже при малой ёмкости смогут выдавать большую пиковую мощность, объединяя лучшие черты аккумуляторов и суперконденсаторов. То есть, в теории, регенеративное торможение с ними удастся использовать много эффективнее, чем в сегодняшних электромобилях и гибридах. При этом, в отличие от суперконденсаторов, напряжение, снимаемое с таких накопителей, не уменьшается по мере их разрядки, до конца оставаясь стабильным (см. на скорость вращения вентилятора):

Кроме того заявлено, что «квантовая батарея» сможет работать в диапазоне от –25 до +85 °C, а её жизненный цикл достигает 100 тыс. циклов зарядки-разрядки до падения ёмкости ниже 90% от первоначальной. В отличие от прежних вариантов «квантовых батарей», новинка не использует «непростые» и дорогие материалы типа графена, а потому «полностью готова к массовому производству».

Заметим, впрочем, что в демонстрации нового накопителя использовался лишь один аккумулирующий лист — на подложке из нержавеющей стали толщиной 10 мкм, то есть возможность объединять такие накапливающие элементы в масштабные группы пока лишь предстоит доказать. Кроме того, разработчики намерены потратить некоторое время на замену стали алюминием, чтобы уменьшить удельную массу новинки.