Новая 3D-батарея заряжается за несколько секунд

25.05.2018 16:59  115   Иван Ефимов  Статья

Современные тенденции таковы, что электричество становится основным источником энергии, на который переходят даже автомобили и другие виды транспорта.

Новая батарейка революционной архитектуры

Для электрификации транспортных средств используются аккумуляторы, они же применяются в качестве элементов питания в гаджетах и различном оборудовании. У современных АКБ линейная структура, в которой анод и катод находятся в противоположных сторонах, их разделяет слой диэлектрика. Преимущество такой конструкции – простота реализации, вместе с тем у такой схемы есть и ряд недостатков. Чтобы ликвидировать их, специалистами из Университета Корнелла была разработана 3D-батарея, компоненты которой имеют спиралевидную структуру.

Как устроена нано батарейка?

В основе трехмерного аккумулятора лежит гироид, благодаря которому был открыт такой перспективный материал, как графен. Свойства графена предопределили использование его в качестве основного компонента, главное свойство – это пористая структура. В углеродном гироиде расположены тысячи пор диаметром 40 нанометров. Стоит уточнить, что в аккумуляторе используется не совсем графен, так как углеродные пленки имеют слишком малую толщину. Эти пленки углерода посредством самоорганизации полимеров формируют спиралевидную форму, образуя, таким образом, анод трехмерной АКБ. Он покрыт изоляционным материалом толщиной в 10 нанометров. За изолятором расположен серный катод и последний компонент – токопроводящий полимер PEDOT. Каждая пора гироида представляет собой микроаккумулятор, так как у нее есть все необходимое для накопления и передачи электрического заряда.

Структура инновационной 3D-батареи

Преимущества 3D-аккумулятора

По сравнению с существующими аналогами 3D-аккумулятор имеет массу плюсов:

  • высокая плотность потока энергии;
  • минимальное время зарядки – на эту операцию будет уходить всего несколько секунд;
  • способность долго удерживать заряд.

Несмотря на очевидные достоинства, у схемы есть и определенные минусы, главный из которых – ограниченный срок службы. Это объясняется тем, что при работе слой серы расширяется, а полимера – нет. Из-за этого микроскопические частицы выпадают из системы и не восстанавливают первоначальные связи. Разработчики намерены в ближайшее время устранить недостаток и представить принципиально новый тип устройства. Если ученым удастся выполнить обещание, то изобретение сможет коренным образом изменить отрасль производства батарей.