РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ХИМИИ TBEPДОГО ТЕЛА
   
| | | | |
| | | |
 24.03.2011   Карта сайта     Language По-русски По-английски
Новые материалы
Экология
Электротехника и обработка материалов
Медицина
Статистика публикаци


24.03.2011



Испытаны электроды для батарей с зарядкой за несколько секунд









На поперечном сечении нового электрода хорошо видна регулярная сотовая структура (фото Huigang Zhang, Xindi Yu, Paul V. Braun/ Nature Nanotechnology).





Очень быстрая зарядка и высокая удельная мощность — конёк конденсаторов. Но они вмещают мало энергии. Батареи, напротив, обладают отличной ёмкостью, но не позволяют быстро себя «заправить». Совместить темп заряда, как у конденсаторов, с ёмкостью аккумуляторов удалось американским физикам.

Исследователи из университета Иллинойса (UIUC) разработали трёхмерный катод с наноструктурой, позволяющий химическим батареям принимать и отдавать энергию с колоссальной скоростью.

Как рассказывает Green Car Congress, на основе этого катода исследователи построили опытные устройства с литиево-ионной и никель-металлогидридной химией, которым удалось «скармливать» ток величиной до 400C и 1000C соответственно. Напомним, 1C — это зарядный ток, численно равный ёмкости батареи в ампер-часах, он примерно соответствует времени заправки в один час. (Таким образом, при токе 1000C на заправку нужно в тысячу раз меньше времени.)



Профессор Пол Браун (Paul Braun, в центре) возглавлял группу создателей чудо-электрода, в которую также вошли Синьди Юй (Xindi Yu, слева) и Хуэйган Чжан (Huigang Zhang) (фото L. Brian Stauffer).


Достигнутый показатель на один-два порядка превосходит темп заряда, который могут позволить себе батареи с похожими по составу, но цельными электродами. В своей статье в Nature Nanotechnology авторы эксперимента сообщают, что на базе такого катода можно сконструировать, к примеру, литиевые батареи, способные заряжаться на 90% за 2 минуты.

Столь быстрая зарядка и быстрая отдача энергии (высокая выходная мощность) позволит создать импульсные лазеры и дефибрилляторы, которым не требуется передышка на накопление энергии для очередного «выстрела». А электромобили смогут отправляться в дальние поездки: даже если запаса электричества в аккумуляторах не хватит на всю дорогу, зарядка на ближайшей станции займёт не больше пяти минут. Кроме того, учёные прогнозируют появление мобильников, способных заряжаться за секунды.



Схема батареи с трёхмерным высокопористым катодом и пути зарядов в нём. Ниже: схема производства электрода. Серым показаны временные микросферы, зелёным — металл, жёлтым — активная масса. Справа: электрод на разных стадиях формирования, снимки с электронного микроскопа (иллюстрации Huigang Zhang, Xindi Yu, Paul V. Braun/ Nature Nanotechnology).


Необычный электрод исследователи изготовили следующим образом (смотрите рисунок выше). На поверхности была выложена решётка из крошечных сфер, упакованных вплотную друг к другу. Пространство между сферами учёные заполнили металлом. Далее сферы были растворены.



Новый катод при большом увеличении. Здесь он заполнен литированным диоксидом марганца (фото Huigang Zhang, Xindi Yu, Paul V. Braun/ Nature Nanotechnology).


Так получились пористые трёхмерные металлические леса. При помощи электролитической полировки часть металла была удалена, а поры увеличены в размерах.

После этого электрод заполнили активным веществом. Оно образовало на поверхности пор тонкую плёнку, в которой обеспечивалась высокая подвижность ионов, в то время как металл служил для скоростного транспорта электронов. (Подробности также можно найти в пресс-релизе университета.)

Создатели «бинепрерывного трёхмерного электрода» особо отмечают, что он пригоден для батарей практически с любой химией. Это необязательно будут литиевые или никелевые аккумуляторы. Как только учёные придумают в этой области что-то перспективное, высокопористый металлический катод можно попробовать приспособить и для этой новинки.






Дизайн и программирование N-Studio 
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я
  • Chen Wev .  honorary member of ISSC science council

  • Harton Vladislav Vadim  honorary member of ISSC science council

  • Lichtenstain Alexandr Iosif  honorary member of ISSC science council

  • Novikov Dimirtii Leonid  honorary member of ISSC science council

  • Yakushev Mikhail Vasilii  honorary member of ISSC science council

  • © 2004-2019 ИХТТ УрО РАН
    беременность, мода, красота, здоровье, диеты, женский журнал, здоровье детей, здоровье ребенка, красота и здоровье, жизнь и здоровье, секреты красоты, воспитание ребенка рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок медицина, клиники и больницы, болезни, врач, лечение, доктор, наркология, спид, вич, алкоголизм православные знакомства, православный сайт творчeства, православные рассказы, плохие мысли, православные психологи рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок