Первая в мире AA-батарейка с беспроводной зарядкой Qi: разработка ученых ИТМО, емкость, применение

Ученые Нового физтеха ИТМО разработали первую в мире AA-батарейку, которую можно заряжать от беспроводной станции стандарта Qi — такой же, какие используются для смартфонов. Батарейка выглядит как обычная и сохраняет напряжение 1,5 В, поэтому совместима с существующими устройствами. Результаты исследования опубликованы в журнале IEEE Transactions on Power Electronics.

Внутри корпуса батарейки удалось разместить приемную катушку беспроводной зарядки, преобразователи напряжения и литий-ионный аккумулятор. Инженерам пришлось отказаться от традиционной плоской катушки, так как она не помещалась в цилиндрический корпус либо работала неэффективно. Вместо этого разработчики изогнули катушку вдоль стенки батарейки, благодаря чему она лучше принимает магнитное поле зарядной станции.

После приема энергии встроенная электроника преобразует напряжение до нужного уровня для зарядки литий-ионного элемента, а затем второй преобразователь снижает его до стандартных для батареек AA 1,5 В.

Еще одной особенностью разработки стала система индикации разряда. Как отметил ведущий разработчик проекта, многие современные AA-батарейки поддерживают стабильное напряжение практически до полного разряда, а затем резко отключаются. Из-за этого устройство перестает работать без предварительного предупреждения. Российские ученые предложили иной подход: созданный ими преобразователь постепенно снижает выходное напряжение по мере расходования заряда. Благодаря этому устройство успевает распознать снижение уровня питания и заранее предупредить пользователя, например с помощью мигающего индикатора. Авторы разработки отмечают, что техническое решение уже запатентовано.

Пока технология существует в виде прототипа. Он выполнен в прозрачном цилиндрическом корпусе, напечатанном на 3D-принтере из фотополимерной смолы, которая не мешает работе приемной катушки. Внутри установлен аккумулятор емкостью 65 мАч, полностью заряжающийся примерно за 60 минут.

Изначально проект появился как учебная задача для студентов, а в 2024 году вошел в государственное задание по разработке технологий беспроводной передачи энергии для применения в условиях Арктики. В сильный мороз замена батареек и подключение проводов становятся крайне неудобными: пластик становится хрупким, а детали быстро покрываются льдом. Возможность заряжать устройство без открытия батарейного отсека позволяет избежать этих проблем.

Эксперты считают технологию перспективной прежде всего для спецтехники — промышленного оборудования, медицинских приборов, различных датчиков и устройств, используемых в Арктике. Нынешняя емкость прототипа значительно уступает современным аккумуляторам формата AA, которые обычно имеют емкость 1500-2500 мАч. Если инженерам удастся существенно увеличить этот показатель без заметного роста стоимости, решение сможет занять свою нишу на рынке.