Прорив у галузі акумуляторів: створено мініатюрні батареї для спецтехніки

За словами вчених, їм вдалося розв'язати проблему з харчуванням крихітних дронів, які можуть проникати в простори, недоступні звичайним безпілотникам.

Дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго та CEA-Leti розробили інноваційну схему, яка може дати змогу мініатюрним пристроям, таким як мікродрони, отримувати живлення протягом більш тривалого часу, залишаючись водночас легкими та компактними. Про це йдеться на офіційному сайті Каліфорнійського університету.

Як зазначають науковці, основна проблема мікророботів — обмежений термін служби батареї. Ці пристрої, які часто важать лише кілька грамів, потребують значної кількості енергії для роботи своїх крихітних моторів і датчиків.

Мікродрони, зокрема, можуть допомогти службам швидкого реагування у випадках катастроф. Наприклад, коли руйнується будівля, рій крихітних дронів може проникнути у вузькі простори, щоб оглянути будівлю на предмет хімічних небезпек або навіть знайти застряглих людей. Традиційні акумуляторні рішення занадто громіздкі і важкі для таких невеликих пристроїв.

"Щоб максимально збільшити час польоту, необхідно мінімізувати вагу всіх компонентів системи, включно з акумулятором і всією електронікою, необхідною для опрацювання енергії", — зазначив один з авторів дослідження Патрік Мерсьє.

Щоб розв'язати цю проблему, дослідники використовували мініатюрні твердотільні батареї, що дають змогу продовжити термін служби цих невеликих пристроїв. Ці батареї забезпечують високу щільність енергії в компактному корпусі, що робить їх ідеальними для живлення мініатюрних пристроїв.

"Прорив у нашому підході зумовлений використанням нових твердотільних акумуляторів, які мають унікальну здатність зменшуватися в розмірах без шкоди для щільності енергії", — сказав співавтор дослідження Гаель Пійонне.

Дослідники розташували кілька твердотільних батарей у певній конфігурації, щоб створити систему, здатну динамічно регулювати напругу і вихідну потужність відповідно до мінливих потреб мікроробота. На відміну від традиційних схем, нова конструкція дає змогу системі перемикатися між послідовним і паралельним з'єднанням у міру необхідності.

"Коли дрону потрібна вища напруга для роботи його мікроактюатора, система динамічно з'єднує окремі батареї послідовно, розміщуючи їх крок за кроком, поки не буде досягнуто необхідної напруги. А коли потрібно менше енергії, батареї можна переставити паралельно, щоб максимально підвищити ефективність зберігання енергії", — пояснили дослідники.

Крім того, команда включила в схему механізм рекуперації енергії. Ця система дає змогу повертати енергію, що виробляється мікроактюаторами під час роботи, в акумулятори, ефективно заряджаючи їх.

"Використовуючи 18 батарейних блоків з раннього комерційно доступного твердотільного акумулятора, система генерувала до 56,1 вольта, працюючи безперервно протягом 50+ годин. Уся система важила всього 1,8 грама", — стверджують дослідники.