Прозрачный аккумулятор

Начиная с конца февраля 2013 года, группа ученых из японского университета Когакуин, — шесть человек под руководством профессора Сато, занимались разработкой и реализацией инновационной идеи – почти прозрачного литий-ионного аккумулятора.

Наконец, спустя два с половиной года, а именно 27 августа 2015 года, на проходившей в Токио выставке «Innovation Japan 2015», исследователи представили широкой публике рабочий прототип, полупрозрачный аккумулятор, способный заряжаться от света с различной длиной волны, от красного до ближнего ультрафиолета.

Тонкие пленки электродов анода и катода, толщиной 90 и 80 нанометров соответственно, получились почти прозрачными. Чем больше длина волны заряжающего света, тем более прозрачными остаются электроды-пленки после зарядки. Так, под действием зеленого света, длина волны которого составляет 550 нанометров, общая прозрачность составляет 60%, а под действием солнечного света, плотность лития на электродах возрастает значительно, и прозрачность падает до 30%.

В качестве основы электролита для положительного электрода сразу решено было использовать Li3Fe2(PO4)3 (LFP), а для отрицательного — Li4Ti5O12 (LTO) и LiPF6 (гексафторфосфат лития). В производстве обычных, непрозрачных литий-ионных аккумуляторов широко используются именно эти материалы.

Именно на них, еще в 2013 году, ученые остановили свой выбор в качестве наиболее подходящих для поставленной цели. Пленки анода и катода наносили на стеклянные подложки при температуре воздуха 550 градусов, в течение 30 и 10 минут, соответственно.

Полученные аккумуляторы могут заряжаться как от солнечного света, заменяя собой солнечные батареи, так и от других источников света подходящей яркости. Демонстрация на выставке показала, как новый аккумулятор пять раз разряжался и заряжался от ультрафиолета с плотностью энергии 10 мВт/кв.см, а это примерно 10% от обычного солнечного света. Выходное напряжение при этом составило 3,6 вольт, как и у обычных литиевых аккумуляторных батарей .

Испытания в лабораториях, предшествующие выставке, показали, что и 20 циклов разряда-заряда новый тип батарей выдерживает без потерь в характеристиках.

Сами изобретатели полагают, что их прозрачные аккумуляторы окажутся вполне перспективным решением для покрытия ими окон зданий, стекол автомобилей, и других прозрачных поверхностей, в качестве легкой тонировки, способной вырабатывать электрический ток.

Это как раз то, что позволит объединить возобновляемые источники энергии, способы накопления и хранения этой энергии, с новейшими системами так называемых «умных зданий», окна которых смогут собирать и накапливать солнечную энергию.