[Admin]

Леонид Попов, 22 марта 2011




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.

[lux-rc.com]

я уже хочу электромобиль, который можно зарядить за 5 минут

[dmn42]

Ёмкость батареи а/м например 25квт/ч
Для 5 минутного заряда получаем 500квт
При напряжении 1000в (например) - 500а
AWG OOOO допускает чуть больше 300а и имеет диаметр 11мм.. Многовато..
Да и где взять такую можность в одной точке..

[John Jack]

Где взять "можность" - не проблема, батарея конденсаторов с заправкой "от розетки". А вообще интересная новость же.

[Жуков]

В 1986 (дай бог памяти) году, в журнале "Наука и жизнь" была статья о создании конденсатора из вспененого углерода, заряжался он мнгновенно, а разряжался как аккумулятор. Поражала цена, вспенить углерод с одинаковыми "пузырьками" оказалость сложно и дорого. Теперь мы выращиваем нано-трубки из углерода и можем, наверное, повторить эксперимент. Интересно, сколько будет стоить вспененый металл?

[lux-rc.com]

этой лаборатории в штатах повезло - сейчас они получат хороший грант на разаботки и мы забудем об этой истории на нескольк лет точно. Так рабтают все лабы - сначала нужно попасть в журнал, а потом спокойно работать и думать как это все поставить на ноги. Как история с графеном - уникальный материал, но получен был просто сортировкой под микроскопом пластин графита. Зафиксировали результат, замерили свойства, все - премия в кармане, гранты обеспечены. А как его синтезировать в лабораторных условиях, а тем более в производстве - это никто не знает. Тут очень похожая история - собрали материал вручную по шарикам. Получили нано-кусочек, потестировали его на проводимость - и получилась хорошая история.

[John Jack]

Уже давно ясно, что без наносборщиков и серой слизи весь прогресс топчется на месте.

[V R P]

 Сообщение от Жуков :

В 1986 (дай бог памяти) году, в журнале "Наука и жизнь" была статья о создании конденсатора из вспененого углерода, заряжался он мнгновенно, а разряжался как аккумулятор. Поражала цена, вспенить углерод с одинаковыми "пузырьками" оказалость сложно и дорого. Теперь мы выращиваем нано-трубки из углерода и можем, наверное, повторить эксперимент. Интересно, сколько будет стоить вспененый металл?

Думаю, это был просто какой-то из видов ионистора.