В 2012 году группа исследователей Технологического института Джорджии изготовила первую батарею, способную заряжаться без подключения к розетке или другому источнику электроэнергии. Подзарядка аккумулятора происходит из-за механической нагрузки, в результате которой ионы лития мигрируют от катода к аноду за счет пьезоэлектрического эффекта. Теперь исследователи улучшили эту батарею путем добавления наночастиц в пьезоэлектрический материал, в результате чего повысилась эффективность зарядки и емкость аккумулятора.

Самозаряжающийся батарея толщиной в несколько сотен микрометров помещается внутрь «контейнера» из фольги, внешне напоминающего монету. Расположенная, к примеру, под кнопками калькулятора, такая батарея станет преобразовывать механическую энергию в химическую и будет ее хранить. Исследователи предполагают, что в будущем такие батареи смогут поддерживать работу множества портативных электронных устройств — в том числе с сенсорными экранами.

Для преобразования обычного литий-ионного аккумулятора в самозаряжающуюся батарею исследователи заменили полиэтиленовый сепаратор, который обычно отделяет друг от друга два электрода, пьезоэлектрическим материалом, генерирующий заряд в результате механического воздействия.

В батарее, созданной в 2012 году, это была поливинилиденфторидовая (ПВДФ) пленка. В нынешнем варианте батареи исследователи добавили к ней наночастицы цирконат-титаната свинца, создав таким образом нанокомпозит. Добавление указанных наночастиц привело к значительному увеличению производительности: повышению эффективности и емкости батареи в 2,5 раза по сравнению с предыдущей версией. Так, емкость аккумулятора возросла с 0,004 до 0,010 мАч.

Эти улучшения происходят из-за двух механизмов: во‑первых, цирконат-титанат свинца фиксирует форму пленки после ее геометрической деформации, что увеличивает пьезоэлектрический потенциал, во‑вторых пористая структура нанокомпозита увеличивает число путей для прохождения ионов лития. Оба механизма позволяют большему количеству ионов мигрировать от катода к аноду, увеличивая суммарный заряд.

По сообщению phys.org