Революция в технологиях аккумуляторов
Срок службы батареи и дальность пробега являются двумя неразрывными вопросами в обсуждениях электротранспорта. Водителей до сих пор пугает идея отправиться в дальний путь на батареях, которых хватит всего на несколько миль, а потом еще и тратить время на поиски источника подзарядки. Новые разработки в сфере аккумуляторов могут в некотором роде улучшить данную ситуацию.
Исследования, которые ведутся в университете Иллинойса Урбана-Шампэйн, могут повлиять в дальнейшем на технологию и работу аккумуляторов.
Пол Браун, профессор в области материаловедения и инжиниринга, работая уже с выпускником Ксинди Ю и, защитившим докторскую диссертацию, исследователем Хюгангом Зангом пришли к идее 3-D наноструктуры катода батареи. В результате этого аккумулятор может заряжаться и разряжаться мгновенно без ущерба для его характеристик и качеств работы. Говоря на языке автомобилистов, зарядка батареи займет не больше времени, чем заправка автомобильного бака топливом на заправочной станции. И что важно, быстрая зарядка и разрядка никаким образом не сокращает производительность и срок службы аккумуляторов.
Внешне батарея выглядит, как обычная, но разница находится внутри. Браун и его команда обволокли тонкую пленку вокруг электрода (3-D структуру), получив при этом высокоактивные качества работы и большой ток. По сравнению с электродами без оболочки эти электроды батареи заряжаются и разряжаются за несколько секунд – от 10 до 100 раз быстрее – при демонстрации, но могут работать в нормальном режиме на обычных устройствах. Кроме того использование быстро заряжаемых аккумуляторов может быть так же полезно в медицинских устройствах, лазерах и военных установках.
Университет Иллинойса описывает этот процесс более детально: процесс начинается с покрытия поверхности очень маленькими сферами, а потом - их плотном скоплении в решетчатой структуре. Пространство вокруг и между сферами заполняется металлом. Плавление сфер приводит к образованию губчатой 3-D структуры. Следующим этапом есть электрополировка – процесс, который вытравливает поверхность структуры для того, чтобы увеличить отверстия и таким образом сделать текстуру открытой. Текстура при этом остается покрытой тонким слоем активного материала.
«В результате получаем структуру взаимно непрерывного электрода с маленькими внутренними соединениями, которые дают возможность ионам лития двигаться мгновенно; тонкий слой активного материала, который способствует мгновенной кинетической диффузии; и металлическую структуру с отменной электрической проводимостью».
Новая разработка была продемонстрирована на NiMH и Li-ion батареях, но, как говорит Браун, данная технология может быть использована на любом материале для аккумуляторов, который может быть помещен в металлическую решетку.
Работа Пола Брауна не сфокусирована на продвижении отдельного типа батарей. «Эта технология не связана с каким-нибудь конкретным типом аккумуляторов и, скорее всего, является новой системой взглядов на принцип строение батарей как трехмерный для улучшения их качества и свойств,» говорит Пол. Разработки проводились при поддержке Исследовательской лаборатории армии США и департамента энергетики.
Статья из Nature Nanotechnology, материал Пола Брауна, Ксинди Ю и Хюганга Занга
Перевод с английского от Electra
Копирование информации разрешено только с размещением активной ссылки на сайт electra.com.ua
мотор-колесо, электровелосипед, контроллер, аккумуляторы, КИТ электронабор 500 ват
