Поредна научна разработка обещава по-бързо зареждане на батериите (снимка: CCo Public Domain)
Учени демонстрираха нов електроден материал, който може да улесни много по-бързото зареждане на литиеви батерии – той се трансформира по доста необичаен начин. Материалът всъщност възприема оптималната конфигурация на атомите чрез самия процес на зареждане, като по този начин приема формата на нов материал, позволяващ по-плавен транспорт на литиевите йони.
Новата разработка е дело на изследователи от Държавния университет в Бойзи и Калифорнийския университет в Сан Диего. Те са се заели да разгледат „ахилесовата пета“ в настоящия вид на литиевите батерии. Тъй като тези устройства са презареждаеми, литиевите йони се движат от положителния електрод, наречен катод, до отрицателния електрод, т.е. анода, но могат да го направят само до определена скорост.
При по-високи скорости на зареждане литиевият метал се натрупва върху повърхността на графитния анод, което компрометира производителността на батерията и може да причини късо съединение, прегряване или дори запалване. Екипът се опитал да премахне именно това препятствие по пътя към по-бързо зареждане с помощта на съединение, наречено ниобиев пентоксид.
Литиево-йонна батерия с ниобиев пентоксид е по-стабилна и безопасна, зарежда се по-бързо (снимка: CC0 Public Domain)
Атомите в ниобиевия пентоксид могат лесно да бъдат подредени в много стабилни конфигурации. Учените се натъкнали на доста удобен начин да направят това. Използван като анод в клетка с размер на монета, ниобиевият пентоксид първоначално имал разхвърляно, неподредено разположение на атомите. Но учените открили, че когато клетката бъде заредена няколко пъти, тези атоми се подреждат в добре структурирана кристална структура.
Получената наноструктура не е същата, която учените са виждали по-рано. Описвана като кубична рамка от каменна сол, тя позволява много по-лесно транспортиране на литиевите йони в анода, докато батерията се зарежда. Това води до „превъзходна“ стабилност на презареждането при високи скорости на зареждане.
Учените се надяват да адаптират този подход, за да разработят други иновативни материали за батерии и дори материали за напълно отделни области като полупроводниците.