Современные мобильные телефоны обладают столькими функциями, что не хватает мощности аккумуляторов: телефон слишком часто требует подзарядки (см. «Наука и жизнь» № 8, 2004 г.). Нуждаются в батареях высокой емкости и многие другие портативные устройства — ноутбуки, цифровые фото- и видеокамеры, электродрели.
Специалисты небольшой американской фирмы «Altair Nanotechologies» объявили о создании прототипа новой литиево-ионной батареи, емкость которой в три раза выше, чем у существующих, а заряжается она всего за шесть минут. Литиево-ионными батареи называются потому, что при зарядке и разрядке между анодом и катодом гальванического элемента перемещаются ионы лития. Идея инженеров фирмы состоит в том, чтобы покрыть анод нанокристаллами титаната лития. Если активная площадь одного грамма пористого углерода, из которого сделан анод, составляет около трех квадратных метров, то после покрытия нанокристаллами площадь обмена ионами увеличивается до ста квадратных метров. Сейчас фирма, получившая от государства грант в полмиллиона долларов, намерена разработать и катод с нанопокрытием.
Известная японская компания «Тошиба» также создала аккумулятор с использованием наночастиц. Он набирает 80% своей емкости всего за одну минуту зарядки. Конструкция еще нуждается в доработке, но фирма намерена начать серийный выпуск новых аккумуляторов уже в 2006 году. Прежде всего, они будут предназначены для электромобилей и портативного электроинструмента.
Несколько научных центров работают над портативными топливными элементами, где электроэнергия вырабатывается путем окисления жидкого топлива (обычно спирта) на катализаторе. Теоретически такой элемент при объеме, равном объему литиево-ионного аккумулятора, может иметь емкость на 50% выше. Но пока топливные элементы слишком велики. Кроме того, многие авиакомпании не разрешают пассажирам держать при себе жидкое топливо в объеме большем, чем в зажигалке.
По другому пути следуют ученые из Рочестерского университета (США). На основе их разработок фирма «Бета-Батт» в Техасе начала выпуск миниатюрных и совершенно безопасных источников питания на основе радиоизотопов. Такие источники известны давно, используются главным образом в космических аппаратах, а на Земле — в автоматических бакенах, радиомаяках, автоматических метеостанциях, то есть там, где сменить или зарядить аккумулятор сложно или невозможно. В основе такого элемента питания — радиоактивный изотоп, излучение которого, попадая на пластины из полупроводника, вызывает в них движение зарядов, то есть электрический ток. Процесс тот же, что в солнечных батареях, только вместо света — гамма-лучи. Существуют и миниатюрные, безопасные модели на менее проницающем бета-излучении, которое полностью экранируется тонкой металлической оболочкой батарейки. Такие источники питания даже вживляют человеку для питания ритмоводителя сердца. Но бета-батареи обладают очень низкой мощностью.
Новая модель использует микропористый кремний, в поры которого закачан радиоактивный газ. Поглощение бета-лучей (то есть электронов) идет не на поверхности кремниевых пластин, а внутри них, в большом суммарном объеме пор. Поэтому мощность бета-батарейки увеличилась в 10 раз.
Есть надежда, что этот многообещающий путь развития позволит создать не нуждающиеся в подзарядке или смене батарейки для сотового телефона, которые прослужат весь срок жизни аппарата.
