Больше никакого лития: в Тольятти разработали наномагниевый аккумулятор для гаджетов будущего

Ученые из Тольяттинского государственного университета (ТГУ) придумали батареи, которые будут держать заряд в два раза дольше, чем литий-ионные. Весь секрет — в применении наночастиц магния.

Сегодня практически все гаджеты, а также электромобили работают на литий-ионных аккумуляторах. Запасов лития на планете более чем достаточно, так что беспокоиться тут не стоит. Однако есть у таких батарей один весьма существенный минус — они очень чувствительны к изменению температуры, с чем, к слову, и связаны известные случаи воспламенения электронных устройств и вздутия самих аккумуляторов. Кроме этого, литий — токсичный металл, который требует особых условий утилизации. Так что поиск альтернативы весьма актуален.

Достойная замена

Над вопросом замены литий-ионных батарей ученые начали задумываться давно, при этом из всех альтернативных металлов они сразу выбрали магний: впервые его использование в качестве анодного материала было задокументировано еще в 1960-х годах, когда компания General Electric запатентовала топливный элемент, в котором может быть использован магниевый электрод. Но почему выбор пал именно на магний?

«Магний здесь подходит по разным показателям: он доступен, его много. Даже немного странно, почему до сих пор он не применяется в аккумуляторах широко. Главное преимущество литий-ионных аккумуляторов — это скорость заряда. Мы можем быстро зарядить телефон, чтобы он работал весь день. С магниевым аккумулятором сделать такого пока не получается. Но у него другое преимущество — высокая объемная емкость. То есть аккумулятор на магнии может работать в два раза дольше, чем такого же размера литиевый. Или при одинаковой емкости магниевый аккумулятор будет в два раза меньше литиевого», — объяснил младший научный сотрудник молодежной лаборатории дизайна магниевых сплавов ТГУ Илья Соснин.

Позже ученые пытались создать батарейку на основе микрочастиц магния, но никаких серьезных результатов получено не было. А недавно специалисты из ТГУ решили поэкспериментировать и использовать не микро-, а наночастицы металла. И, как оказалось, в составе батареи они выдают примерно в семь раз больше полезной энергии.

Говоря более простым языком, если мы возьмем 100 граммов магния и сделаем из него аккумулятор, то с помощью генерируемой им энергии мы сможет разогреть только один чайник. А если мы возьмем 100 граммов наноструктурированного магния, то у нас получится нагреть уже 7 чайников, причем одновременно!

Правда, пока у российских ученых не получилось изобрести готовые к использованию прототипы магниевых аккумуляторов, однако предпосылки и, что немаловажно, огромное желание, есть.

«Мы попробовали применить в качестве электрода магниевый сплав и обнаружили, что он работает плохо. И это на самом деле хорошо. Это значит, что структура материала очень сильно влияет на анодные свойства. Сейчас у нас есть два пути: либо мы чего-то добьемся от наночастиц и все-таки сделаем аккумулятор, либо подберем для него подходящий магниевый сплав», — поделился планами Илья Соснин.