В Японии создали прототип аккумулятора из древесной массы
Ведущий японский производитель бумаги успешно запитал электрическую лампочку от прототипа аккумулятора из древесной массы, что потенциально позволит снизить зависимость от контролируемых Китаем редкоземельных элементов при производстве электротехники, 12 декабря сообщает Nikkei Asia.
В последнем эксперименте лампочка горела около 7 секунд, но Nippon Paper Industries ожидает, что к 2023 году она сможет увеличить емкость батареи до такой степени, что она сможет питать дроны. К 2030 году они надеются создать достаточно компактную батарею для смартфонов и других устройств. В дальнейшем фирма надеется на базе этой технологии создать достаточно емкий аккумулятор для электромобиля.
В случае успеха инновация Nippon Paper станет прорывной технологией, которая позволит отказать от редкоземельных металлов при производстве аккумуляторов.
Батарея изготовлена из нановолокон целлюлозы диаметром 3 нанометра (3 миллиардных доли метра). Нановолокна очищаются от древесной массы, затем перерабатываются в тонкие пленки, которые разделяются алюминиевой фольгой, служащей электродом.
Нановолокна могут накапливать и выделять электричество, потому что электроны прилипают к неровностям и провалам на их поверхности, как в случае с металлической батареей. Исследователи с удивлением обнаружили, что в отличие от обычных сегодня литий-ионных батарей, новый материал не портится даже после миллионов циклов заряда-разряда.
Испытанная батарея была сделана из 20 см² нановолокон целлюлозы, была толщиной 0,05 миллиметра и весила 0,15 грамма. 3-вольтовая светодиодная лампа на 0,025 ампера горела в течение 7 секунд. Это показало, что плотность энергии батареи составляет около 1 ватт-час на килограмм. Это примерно одна двухсотая от плотности литий-ионной батареи.
В предыдущем эксперименте ученые Fuji заявили, что им удалось получить плотность энергии до 10 ватт-часов, что уже составляет одну двадцатую от литий-ионной батареи.
В течение 2022 финансового года Nippon Paper обещает разработать оптимальную форму и лучший метод переработки нановолокон целлюлозы в тонкую пленку. Компания планирует произвести прототип батареи для питания небольших дронов для использования внутри помещений в 2023 финансовом году и начать полномасштабный маркетинг после демонстрации технологии на выставке Expo 2025 в Осаке. В 2030 году компания также планирует практическое использование аккумулятора в смартфонах и небольшой домашней электронике.
В настоящее время нановолокна целлюлозы используются в основном в качестве добавок в закусках и повседневных продуктах, таких как шампунь. Их использование резко возрастет, если они станут ключевым материалом в основе батарей.
