Созданы электроды для зарядки батарей за несколько секунд

Электроды изготовлены из высокопроводящего двухмерного неорганического материала, принадлежащего к классу MXene, открытого в 2011 году. Конструкция электродов позволяет заряжать аккумуляторы так же быстро, как суперконденсаторы.

«Эта работа опровергает широко распространенное убеждение в том, что химическое накопление заряда всегда медленнее физического, которое используется в электрическом двуслойном конденсаторе, также известном как суперконденсатор, — говорит глава исследовательской группы профессор Юрий Гогоци. — Мы демонстрируем зарядку электродов MXene за десятки миллисекунд, которая возможна благодаря высокой проводимости материала. Это открывает путь к устройствам сверхбыстрого хранения энергии, которые заряжаются и разряжаются за секунды, но накапливают гораздо больше энергии, чем современные суперконденсаторы».

Секрет быстрой зарядки заключается в структуре электрода. Во-первых, ученые использовали гидрогелевую конструкцию электрода, которая позволяет накапливать столько же заряда, сколько батарея. Во-вторых, чтобы еще облегчить ионам доступ к MXene, они изготовили электроды с открытой макропористостью — множеством маленьких отверстий. Теперь скорость движения ионов можно сравнить с многополосным шоссе, тогда как раньше они ехали по дороге в один ряд, пишет Phys.org.

«Если мы начнем использовать в качестве электродов низкоразмерные и электропроводящие материалы, мы сможем заставить батареи работать гораздо быстрее, чем сейчас, — говорит профессор Гогоци. — В конечном счете, признание этого факта приведет нас к созданию автомобилей, ноутбуков и мобильных телефонов, которые могут заряжаться гораздо быстрее — за секунды или минуты, а не часы».

Электрод на основе графена, разработанный австралийскими учеными, благодаря своей фрактальной конструкции повышает емкость накопителей энергии в 30 раз. Система одновременно собирает энергию и аккумулирует ее. В будущем такие тонкие пленки можно будет наносить на автомобили и смартфоны.