Прорыв в области аккумуляторов: созданы миниатюрные батареи для спецтехники

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего и CEA-Leti разработали инновационную схему, которая может позволить миниатюрным устройствам, таким как микродроны, получать питание в течение более длительного времени, оставаясь при этом легкими и компактными. Об этом говорится на официальном сайте Калифорнийского университета.

Как отмечают ученые, основная проблема микророботов — ограниченный срок службы батареи. Эти устройства, которые часто весят всего несколько граммов, требуют значительного количества энергии для работы своих крошечных моторов и датчиков.

Микродроны, в частности, могут помочь службам быстрого реагирования в случаях катастроф. Например, когда рушится здание, рой крошечных дронов может проникнуть в узкие пространства, чтобы осмотреть здание на предмет химических опасностей или даже найти застрявших людей. Традиционные аккумуляторные решения слишком громоздки и тяжелы для таких небольших устройств.

"Чтобы максимально увеличить время полета, необходимо минимизировать вес всех компонентов системы, включая аккумулятор и всю электронику, необходимую для обработки энергии", — отметил один из авторов исследования Патрик Мерсье.

Чтобы решить эту проблему, исследователи использовали миниатюрные твердотельные батареи, позволяющие продлить срок службы этих небольших устройств. Эти батареи обеспечивают высокую плотность энергии в компактном корпусе, что делает их идеальными для питания миниатюрных устройств.

Важно Превратит "лишнее" тепло в электричество: создано инновационное устройство (фото)

"Прорыв в нашем подходе обусловлен использованием новых твердотельных аккумуляторов, которые обладают уникальной способностью уменьшаться в размерах без ущерба для плотности энергии", — сказал соавтор исследования Гаэль Пийонне.

Исследователи расположили несколько твердотельных батарей в определенной конфигурации, чтобы создать систему, способную динамически регулировать напряжение и выходную мощность в соответствии с меняющимися потребностями микроробота. В отличие от традиционных схем, новая конструкция позволяет системе переключаться между последовательным и параллельным соединением по мере необходимости.

"Когда дрону требуется более высокое напряжение для работы его микроактюатора, система динамически соединяет отдельные батареи последовательно, размещая их шаг за шагом, пока не будет достигнуто необходимое напряжение. А когда требуется меньше энергии, батареи можно переставить параллельно, чтобы максимально повысить эффективность хранения энергии", — объяснили исследователи.

Кроме того, команда включила в схему механизм рекуперации энергии. Эта система позволяет возвращать энергию, вырабатываемую микроактюаторами во время работы, в аккумуляторы, эффективно подзаряжая их.

"Используя 18 батарейных блоков из раннего коммерчески доступного твердотельного аккумулятора, система генерировала до 56,1 вольта, работая непрерывно в течение 50+ часов. Вся система весила всего 1,8 грамма", — утверждают исследователи.

В свою очередь исследователи из Китайского университета науки и технологий (USTC) спроектировали прототип аккумулятора, который использует в качестве анода газообразный водород.