Nippon Paper разрабатывает аккумуляторы на основе древесной массы
Разработчики ведущего японского производителя бумаги Nippon Paper сумели включить электрическую лампочку при помощи аккумулятора на основе древесной массы. Ожидается, что технология прольет свет на будущее дронов, смартфонов и электромобилей, использование которых не будет вызывать истощения запасов редких металлов.
В последнем эксперименте лампочка горела около семи секунд, однако в Nippon Paper Industries ожидают, что емкость батареи уже в 2023 году можно будет увеличить до такой степени, что она сможет питать дроны. К 2030 году такие аккумуляторы можно будет использовать в смартфонах и других устройствах. Возможно, со временем даже в автомобилях. В случае успеха инновация Nippon Paper станет водоразделом – технологией, которая поможет отучить цивилизацию от редких металлов, которые применяются в сегодняшних батареях.
В конце ноября в лаборатории инновационных материалов Fuji Nippon Paper небольшая лампочка излучала сильный свет, когда к ней были подключены провода от батареи из древесной массы. Хотя свечение длилось всего три секунды, прежде чем начал исчезать, руководитель лаборатории Фуминари Нономура назвал это революционным моментом.
Батарея изготовлена из нановолокон целлюлозы диаметром 3 нанометра, или 3 миллиардных метра. Нановолокна очищаются от древесной массы, затем перерабатываются в тонкие пленки, которые разделяются алюминиевой фольгой, которая служит электродом. Нановолокна могут накапливать и выделять электричество, потому что электроны прилипают к неровностям и провалам на его поверхности, как в случае с металлической батареей. В отличие от сегодняшних литий-ионных рабочих лошадок, они не портятся даже после миллионов зарядов и разрядов электричества. Эта особенность была обнаружена в марте исследователями лаборатории Nippon Paper совместно с Микио Фукухара, научным сотрудником из Университета Тохоку.
Батарея была сделана из 20 см² нановолокон целлюлозы, толщиной 0,05 миллиметра и весила 0,15 грамма. В то время как 3-вольтовая светодиодная лампа на 0,025 А горела в течение семи секунд, плотность энергии батареи или емкость накопителя энергии составила около 1 ватт-час на килограмм. В предыдущем эксперименте ученые Fuji заявили, что им удалось получить плотность энергии до 10 ватт-часов. В этих двух экспериментах батарея продемонстрировала емкость, эквивалентную одной 200-й и 1/20 литиево-ионной батареи.
В течение 2022 года Nippon Paper разработает оптимальную форму и лучший метод переработки нановолокон целлюлозы в тонкую пленку. Компания планирует произвести прототип батареи для питания небольших дронов, используемых внутри помещений, в 2023 году. Тогда же начнется полномасштабный маркетинг после демонстрации технологии на выставке Expo 2025 в Осаке. В 2030 году компания также планирует практическое использование аккумулятора в смартфонах и небольшой домашней электронике. Основная задача компании сейчас – резко повысить емкость аккумулятора.
Nippon Paper надеется получить 11,44 млрд долларов от консолидированных продаж за год до марта 2031 года, включая продажи целлюлозных нановолокон и других новых материалов. Это на 29% больше, чем в 2020 финансовом году.
Также по теме:
Биоэнергетические технологии в России
Высокорентабельная технология и оборудование для непрерывного пиролиза лесосечных, лесопильных и деревообрабатывающих отходов
Инновационные технологии переработки древесных отходов
