Наука и технологии России

Вход Регистрация

Аккумулятор теперь заряжается за две минуты

Современные аккумуляторы быстро заряжаются, но обладают небольшой энергетической ёмкостью. Если же аккумулятор обладает большой энергоёмкостью, то его приходится долго заряжать. Учёные из Иллинойского университета разработали новые трёхмерные нанокомпозитные материалы для катодов никель-металлогидридных и литий-ионных аккумуляторов и продемонстрировали, что их использование ускоряет перезарядку в 10–100 раз без уменьшения электроёмкости аккумулятора. Статья об исследовании опубликована 20 марта в журнале Nature Nanotechnology.

Изготовление нового катода проходит в несколько этапов. Наноразмерные шарики из полистирола покрывают плёнкой из синтетического опала. На него методами электроосаждения напыляют частицы никеля. После удаления матрицы остаётся никелевая структура с крупными полостями, которые соединяются тонкими каналами в местах контакта полистироловых шариков. Пористость материала составила 94 процента; учёные отмечают, что они почти достигли теоретически возможного предела, 96,4 процента. На никелевую пористую структуру осаждали электролитически активное вещество – NiOOH в случае никель-металлогидридного аккумулятора и MnO2 – для литий-ионного. Полученный композит обладает высокой электропроводимостью и существенно повышает производительность аккумулятора. Эксперименты показали, что новые аккумуляторы могут как накапливать, так и отдавать энергию значительно быстрее, чем используемые сегодня аналоги. Авторы поясняют, что применяемые сегодня никель-металлогидридные аккумуляторы устроены по сходному принципу, но размер пор у них на один-три порядка больше, перегородки между порами толще, и это негативно сказывается на электрических свойствах катода.

Аккумуляторы, способные к быстрой перезарядке, будут полезны в медицине и в промышленности – для дефибрилляторов, лазеров и так далее. Самой перспективной областью применения новых аккумуляторов руководитель исследования Пол Браун (Paul Braun) считает электроавтомобили. Сегодня они всё ещё мало используются, потому что их аккумуляторы приходится заряжать часто и подолгу. «Если у вас будет возможность заряжать аккумулятор быстро, а не тратить несколько часов, то использование электромобиля не будет ничем отличаться от поездок на автомобиле с обычным двигателем: вы точно так же дотягиваете до заправки и заряжаете аккумулятор за пять минут», – цитирует Брауна сайт ScienceDaily.

Источник информации:

Huigang Zhang, Xindi Yu & Paul V. Braun. Three-dimensional bicontinuous ultrafast-charge and -discharge bulk battery electrodes. Nature Nanotechnology, 2011, doi:10.1038/nnano.2011.38

РЕЙТИНГ

4.00
голосов: 2

Галереи

Микромир. Искусство науки - 2011

Работы участников конкурса

252 фото

Обсуждение