Вчені розробили акумулятори, які можуть заряджатися та розряджатись у сто разів швидше існуючих аналогів.  Уявіть, що ви зможете заряджати свій мобільний телефон та ноутбук за лічені хвилини. Це може стати реальністю, завдяки новому типу наноструктурованого акумуляторного електрода, розробленого вченими з Ілінойського університету. Дослідники виявили, що їхній електрод дозволяє заряджатися та розряджатися у сто разів швидше сучасних аналогів, маючи таку ж ємність.

Акумулятори високої ємності, які можуть заряджатися та розряджатися з такою швидкістю, додадуть ринкової привабливості багатьом інноваційним технологіям. Наприклад, якщо стане можливо підзаряджати електромобіль за лічені хвилини, а не години, то зарядка на станції займе не довше, ніж заправка бензинового автомобіля.

Пристрій, що накопичує та зберігає електричну енергію, називається конденсатором. Але через те, що заряд у ньому зберігається на поверхні металевих пластин, їхня 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 звичайно виступає оксид або фосфат, що зберігаються всередині катода. На жаль, через те, що ці матеріали є поганими провідниками електричного заряду, потрібний значний час, аби зарядити чи розрядити батарею.

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

Ілінойські дослідники створили цей електрод, покривши поверхню мініатюрними полістироловими сферами, розміром всього в кілька сотень нанометрів. Сфери вкладені в структуру кристалічної ґратки. Потім, вони заповнили щілини між сферами нікелем і розчинили полістирол, створивши об'ємний металевий каркас. Його зменшили, поки метал не став займати всього 6% від загального об'єму і нанесли тонкий шар матеріалу, що зберігає енергію. Вони використовували цю техніку для створення катодів як під іонно-літієві батареї, які застосовуються в багатьох споживчих товарах, таких як ноутбуки та мобільні телефони, так і під нікель-металогідридні батареї, які застосовуються в електромобілях.

Браун, разом з колегами, виявив, що іонно-літієві батареї можуть заряджатися та розряджатися в 10-100 разів швидше, ніж найшвидші із сучасних аналогів. При цьому їхня ємність була навіть трохи вище звичайною (приблизно на 10-20%). Оскільки всі кроки розробленого ними виробничого процесу вже використовуються в сучасній індустрії, не повинно виникнути яких-небудь перешкод із впровадженням їхніх катодів у комерційні акумулятори.

Проте їм ще потрібно продемонструвати свою технологію в більшому масштабі, адже до цього вони проводили експерименти на батарейках розміром з годинник. "У мене є всі підстави вважати, що збільшення масштабу пройде успішно", - сказав Браун, - "і ми шукаємо підходящих партнерів, щоб реалізувати це".

За матеріалами: globalscience.ru