Учени разработиха технология за удвояване на капацитета на батерията, която не прави компромис със скоростта на зареждане. Новата разработка осигурява над 7500 цикъла на зареждане/разреждане без значително влошаване на качеството.
Изследователи от Националната лаборатория „Лорънс Ливърмор“ предлагат нов метод за създаване на електроди за системи за съхранение на енергия, който би могъл значително да подобри производителността на батерии и суперкондензатори.
Вместо да променят химичния състав на материалите, учените се фокусират върху структурното инженерство – създавайки оптимизирана триизмерна архитектура с помощта на 3D печат.
Проблемът със съвременните устройства за съхранение на енергия е, че увеличаването на дебелината на електрода повишава капацитета им, но също така възпрепятства движението на йони в материала. В резултат на това част от обема на електрода вече не се използва ефективно, появяват се така наречените „мъртви зони“ и скоростите на зареждане се забавят.
Новата разработка адресира именно този проблем. Учените са създали преплетена 3D структура, която скъсява пътя на йоните, увеличава активната повърхност и прави разпределението на заряда по-равномерно. Това позволява материалът да се използва по-ефективно, без да се жертва скоростта на работа.
Според изследователите, този подход позволява почти двукратно увеличение на капацитета на електрода, без да се прави компромис със скоростта на зареждане или издръжливостта.
В изследването са използвани методи за компютърна оптимизация и многоетапен 3D печат: първо е оформена пореста рамка на базата на графенов оксид, след което тя е покрита със златен слой за подобряване на проводимостта.
Получената структура демонстрира превъзходна производителност в сравнение както с традиционните плоски електроди, така и с предложените по-рано 3D-отпечатани аналози.
Освен това устройството е издържало над 7500 цикъла на зареждане/разреждане без значително влошаване на качеството.
Учените смятат, че този подход може да формира основата за батерии от следващо поколение – от такива за електрически превозни средства до системи за съхранение на възобновяема енергия и преносима електроника.
