Ученые разработали на основе нанотехнологий трехмерную модель аккумулятора для электромобилей, позволяющую добиться его зарядки или полного разряда за рекордно короткое время, что сделает существующие электроустройства удобнее и расширит области применения аккумуляторов, сообщается в статье исследователей в онлайн-издании журнала Nature Nanotechnology.

Существующие аккумуляторные батареи, используемые в транспортных средствах, можно зарядить за несколько часов. Создание устройств с более высокой скоростью зарядки – одна из основных задач ученых, работающих в области автомобилестроения.

Группа профессора Пола Брауна (Paul Braun) из Иллинойского университета в США предложила метод создания аккумуляторов с высокой – до нескольких минут – скоростью зарядки. Основу таких батарей составила особая трехмерная структура катода – одного из электродов аккумулятора, имеющая большую площадь контакта с активным материалом, запасающим энергию.

В своей работе ученые сконструировали «губку» из металлического никеля – пористую структуру, обладающую огромной удельной площадью поверхности. Для этого исследователи использовали шарики из полимера полистирола размерами от 0,5 до 1,5 микрон. Они обладали способностью к самопроизвольной упаковке в упорядоченную решетку, которая позволяла шаг за шагом наращивать на ней слои металлического никеля. По мере нанесения новых слоев никеля полимер удалялся, а металл вытравливался до определенной степени, в результате формировалась никелевая «губка» с нанометровой толщиной стенок.

Полученная пористая структура стала основой, на которую наносился активный материал катода, образовывший очень тонкую пленку на поверхности металла, это обуславливало высокие скорости работы катода и, как следствие, аккумулятора.

Наиболее важным в разработке является то, что она подходит для любого типа аккумуляторов электромобилей, подчеркивают авторы работы. Высокая скорость зарядки сделает процесс восстановления запаса энергии таким же быстрым, как заливка бензина в бак обычных автомашин. Кроме того, такие аккумуляторы обладают и высокой скоростью разряда – это позволит двигателям развить высокую мощность, необходимую для разгона.

«Этот подход очень универсален, так что если кому-либо удастся разработать новый химический подход к созданию химических источников тока, более выгодный, чем, например, современные литиевые аккумуляторы, наша концепция может быть применена», – приводит слова Брауна пресс-служба Иллинойского университета.