Вчені розробили батарейки, що заряджаються в сто разів швидше

Учение розробили батарейки, які можуть заряджатися і розряджатися в сто разів швидше існуючих аналогів. Уявіть, що ви зможете заряджати свій мобільний телефон і ноутбук в лічені хвилини. Це може стати реальністю, завдяки новому типу наноструктурованого акумуляторного електрода, розробленого вченими з Іллінойського університету. Дослідники виявили, що їх електрод дозволяє заряджати та розряджати в сто разів швидше сучасних аналогів, володіючи такою ж ємністю.

Аккумулятори високої ємності, які можуть заряджатися і розряджатися з такою швидкістю, додадуть ринкової привабливості багатьом новаційних технологій. Приміром, якщо стане можливим заряджати електромобіль за лічені хвилини, а не годинник, то зарядка на станції займе не довше, ніж заправка бензинового автомобіля.

Устройство, що нагромаджує і зберігає електричну енергію, називається конденсатор. Але через те, що заряд в ньому зберігається на поверхні металевих пластин, їх акумулююча здатність невелика. Батарейки, на відміну від них, здатні зберігати набагато більше енергії, тому що вони зберігають її по всьому об'єму матеріалу, в ролі якого зазвичай виступає оксид або фосфат, що зберігаються всередині катода. На жаль, через те, що ці матеріали є поганими провідниками електричного заряду, потрібен значний час, щоб зарядити або розрядити батарею.

Учение намагалися обійти цю проблему, роблячи вставки з матеріалів, які добре проводять струм, але це збільшувало розмір батареї. Фахівці з матеріалами з Іллінойського університету, Пол Браун і його колеги, знайшли новационное рішення, яке було опубліковано в Nature Nanotechnology.

Іллінойскіе дослідники створили цей електрод, покривши поверхню крихітними Полістироловий сферами, розміром всього в декілька сотень нанометрів. Сфери покладені в структуру кристалічної решітки. Потім, вони заповнили проломи між сферами нікелем і розчинили полістирол, створивши об'ємний металевий каркас. Його зменшили, поки метал не став займати всього 6% від загального обсягу і завдали тонкий шар матеріалу, що зберігає енергію. Вони використовували цю техніку як для створення катодів під іонно-літієві батареї, які застосовуються в багатьох споживчих товарах, таких як лептопи та мобільні телефони, так і під нікель-металогідридні батареї, які застосовуються в електромобілях.

Браун, спільно з колегами, виявив, що іон-літієві батареї можуть заряджатися і розряджатися в 10-100 разів швидше, ніж найшвидші з сучасних аналогів. При цьому їх ємність була навіть трохи вище звичайної (приблизно на 10-20%). Оскільки всі кроки розробленого ними виробничого процесу вже використовуються в сучасній індустрії, не повинно виникнути яких перешкод з впровадженням їх катодів в комерційні акумулятори.

Ім ще належить продемонструвати свою технологію в більш великому масштабі, адже до цього вони проводили експерименти на батарейках розміром з кишеньковий годинник. "У мене є всі підстави вважати, що збільшення масштабу пройде успішно", - сказав Браун, - "і ми шукаємо відповідних партнерів, щоб реалізувати це".

Орігінал (на англ. Мовою): News.sciencemag

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов