Проблема наноматериалов
Инженеры неоднократно пытались использовать в перспективных конструкциях батарей наноматериалы — состоящие из нанопроволок в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Благодаря увеличенной площади поверхности такие материалы, размещенные на электродах, способны хранить гораздо больший заряд, чем современные литиево-ионные батареи. Однако у них есть существенный недостаток — чрезмерная хрупкость. В процессе эксплуатации батареи они быстро ломаются, и эффективность элемента питания падает.
Решению именно этой проблемы была посвящена работа исследователей из Калифорнийского университета в Ирвайне. Для того чтобы сделать нанопроволоку более прочной, они покрыли ее слоем диоксида марганца и поместили электроды в электролит, выполненный из гелеобразной субстанции.
В «вечной батарее» электроды выполнены из нанопроволок
Результаты эксперимента
По словам исследователей, они протестировали полученную конструкцию на 200 тыс. циклов перезарядки, которые были выполнены в течение трех месяцев. По окончании эксперимента они проверили свойства батареи и пришли к выводу, что ни емкость, ни мощность не снизились.
«Это невероятный результат, потому что обычно эксплуатационные характеристики батарей падают через 5-7 тыс. циклов перезарядки», — подчеркну Реджинальд Пеннер (Reginald Penner), автор доклада, опубликованного по результатам эксперимента.
Концепт батареи с ячеистой структурой, напоминающей гранат
Не первая подобная работа
Добавим, то это не первый прорыв в направлении увеличения срока службы аккумуляторов. В феврале 2014 г. Ученые из Стэнфордского университета и лаборатории SLAC National Accelerator при Министерстве энергетики США предложили создать электрод с ячеистой структурой, напоминающей гранат. Каждая наночастица такого электрода помещена в оболочку, которая препятствует его разрушению.