Испытаны новые катоды для быстрозаряжающихся аккумуляторов

В Иллинойсском университете в Урбане и Шампейне успешно испытали быстрозаряжающиеся аккумуляторы с катодами оригинальной структуры.

Для того чтобы увеличить скорость заряда и разряда обычных литий-ионных и никель-металл-гидридных аккумуляторов, активный материал нужно сделать тонкоплёночным. Это всегда приводит к снижению ёмкости батареи, чего разработчикам, конечно, хотелось бы избежать. «Суперконденсаторы» дают такой шанс, но конкурировать с аккумуляторами на равных всё равно не могут — мешает низкая плотность запасаемой энергии.

Идеальная технология, следовательно, должна объединять скорость «суперконденсаторов» и плотность энергии, характерную для аккумуляторов. Американские учёные сделали широкий шаг в этом направлении, придумав удобный способ увеличения активного объёма с использованием тонкоплёночного материала.

Новый вариант катода строится на основе трёхмерной самоорганизующейся наноструктуры. Сначала на поверхности располагают небольшие сферы, которые занимают нужные места и образуют аккуратную решётку самостоятельно, после чего оставшееся свободное пространство заполняют металлом.

Затем сферы удаляют, получая пористую металлическую матрицу, и обрабатывают последнюю по методике электролитической полировки, расширяя поры. На последнем этапе заготовку покрывают тонким слоем активного материала.

В экспериментах литий-ионные и никель-металл-гидридные аккумуляторы с усовершенствованными катодами демонстрировали такую скорость заряда и разряда, которая позволит создать батарею, заряжающуюся на 90% за две минуты. «Важнейшим преимуществом технологии мы считаем универсальность, — говорит один из авторов Пол Браун (Paul Braun). — Наноструктурированный катод будет полезен и в том случае, если кто-то найдёт более эффективный химический принцип работы аккумулятора».

Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Nature Nanotechnology.