Znajdź zawartość

Profesor Paul Braun i jego zespół z University of Illinois opracowali nową nanostrukturę katody, dzięki której znakomicie przyspieszono czas ładowania i rozładowywania baterii, przy jednoczesnym utrzymaniu jej pojemności. System, który stworzyliśmy daje nam moc porównywalną z kondensatorem i energię porównywalną z akumulatorem. Większość kondensatorów przechowuje niewielkie ilości energii. Mogą ją za to bardzo szybko uwalniać. Z kolei większość akumulatorów jest zdolna do przechowywania dużych ilości energii, ale nie potrafią jej ani szybko uwalniać, ani szybko przyjmować. Nasz system ma zalety obu tych rozwiązań - stwierdza Braun. Od pewnego czasu wiadomo, że jeśli aktywny materiał do przechowywania energii zostanie przygotowany w formie cienkowarstwowej, będzie zdolny do bardzo szybkiego ładowania i rozładowywania, ale odbędzie się to kosztem pojemności. Grupa Brauna utworzyła cienkowarstową trójwymiarową strukturę, uzyskując wysoką pojemność oraz duże napięcie. Uczeni eksperymentalnie wykazali, że ich elektrody można ładować i rozładowywać w czasie 10-100 razy krótszym niż elektrody tradycyjnych baterii. Stworzenie takich akumulatorów oznaczałoby, że na rynku pojawią się telefony komórkowe czy laptopy, które można załadować w kila minut oraz np. defibrylatory, które nie będą musiały ładować się między kolejnymi uwolnieniami energii. To także nadzieja na rozwój samochodów elektrycznych. Rynek takich urządzeń z pewnością będzie szybko się rozwijał, jeśli kierowcy będą mogli w kilka minut załadować akumulatory i przejechać dzięki temu przynajmniej 200 kilometrów. Grupa Browna, by stworzyć odpowiednią strukturę materiału, najpierw pokryła powierzchnię niewielkimi kulami. Użycie kul było kluczowe, gdyż samodzielnie tworzą one regularną siatkę. Następnie wolne przestrzenie pomiędzy kulami pokryto metalem, a same kule rozpuszczono. W ten sposób powstała gąbczasta trójwymiarowa struktura. Następnie za pomocą metody elektropolerowania powiększono otwory, łącząc je ze sobą, tworząc otwartą sieć. Później "gąbkę" pokryto aktywnym materiałem cienkowarstwowym. Braun i jego współpracownicy zbudowali prototypowe baterie litowo-jonowe i niklowo-metalowo-wodorowe, jednak opracowana przez nich struktura gąbczastego metalu jest uniwarsalna i może współpracować z wieloma różnymi materiałami. Podoba nam się ta uniwersalność. Dzięki niej, gdy ktoś opracuje lepsze materiały, będzie mógł zastosować naszą strukturę - mówi Braun.