Разработана мгновенно заряжающаяся емкая батарея

Конденсаторы отличаются очень быстрой зарядкой и высокой удельной мощностью, но они вмещают мало энергии. Батареи, напротив, обладают отличной ёмкостью, но заряжаются слишком медленно. Американские физики из университета Иллинойса (UIUC) смогли совместить темп заряда у конденсаторов с ёмкостью аккумуляторов, сообщает Мембрана.

Исследователи разработали трёхмерный катод с наноструктурой, позволяющий химическим батареям принимать и отдавать энергию с колоссальной скоростью. На основе этого катода исследователи построили опытные устройства с литиево-ионной и никель-металлогидридной химией, способных принимать ток величиной до 400C и 1000C соответственно.

1C — это зарядный ток, численно равный ёмкости батареи в ампер-часах, он примерно соответствует времени заправки в один час. Таким образом, при токе 1000C на заправку батареи требуется в тысячу раз меньше времени, пишет Green Car Congress.

Достигнутый показатель на один-два порядка превосходит темп заряда, который могут позволить себе батареи с похожими по составу, но цельными электродами. В своей статье в Nature Nanotechnology авторы эксперимента сообщают, что на базе такого катода можно сконструировать литиевые батареи, способные заряжаться на 90% за 2 минуты.

Столь быстрая зарядка и быстрая отдача энергии (высокая выходная мощность) позволит создать импульсные лазеры и дефибрилляторы, не требующие передышки на накопление энергии для очередного «выстрела». Электромобили станут пригодны для дальних поездок: даже если запаса электричества в аккумуляторах не хватит на всю дорогу, зарядка на ближайшей станции займёт не больше пяти минут. Кроме того, учёные прогнозируют появление мобильников, способных заряжаться за секунды.

Ученые описали технологию получения необычного электрода: сначала на поверхности выкладывается решётка из крошечных сфер, прижатых вплотную друг к другу. Пространство между сферами заполняется металлом. Далее сферы растворяются, оставляя пористые трёхмерные металлические леса. Электролитическая полировка удаляет часть металла и увеличивает поры.

После этого электрод заполняется активным веществом, образующим на поверхности пор тонкую плёнку с высокоподвижными ионами. Металл же служит для скоростного транспорта электронов.

Создатели «бинепрерывного трёхмерного электрода» особо отмечают, что он пригоден для батарей с любой химией. Это необязательно будут литиевые или никелевые аккумуляторы.