Группа исследователей из Университета шт. Колорадо близка к тому, чтобы создать прототип аккумулятора, который будет более экологически чистым и дешевым, в сравнении обычными батареями. По словам химика из Университета шт. Колорадо Эми Прието, есть два основных вопроса, требующих немедленного решения: низкая плотность энергии и низкая плотность мощности.
Низкая плотность энергии означает, что обычные батареи смартфонов не могут содержать достаточно энергии, чтобы работать дольше 1-2 дней. А низкая плотность мощности означает, что аккумулятору для зарядки требуется несколько часов, а не несколько минут.
Группа ученых под руководством Прието пытается решить эти проблемы, подыскивая новые компоненты для аккумуляторов. В конце концов, исследователи применили пеномедь в качестве токоприемника на анодной стороне батареи. По словам ученых, пена – подходящая структура. Она объемная, увеличивает площадь поверхности электродов и притягивает их ближе друг к другу, что, в свою очередь, повышает плотность мощности батареи. Кроме того, сложные трехмерные структуры пены работают в качестве электрода более эффективно.
На верхней части медной пены с помощью гальванизации изготавливается анод из антимонида меди. В дальнейшем анод служит в качестве электрода для электрохимической реакции полимеризации, накапливающей твердый электролит. Наконец, пространство внутри пены заполняется суспензией, которую высушивают для образования катода. Алюминиевая сетчатая структура собирает ток на катодной стороне.
Группа исследователей из Университета шт. Колорадо использует более дешевое гальваническое оборудование, в сравнении с тем, что используется при изготовлении обычных батарей. Прието говорит, что стоимость производства батарей из пеномеди будет примерно вдвое ниже стоимости производства обычных литий-ионных батарей. Группа также предполагает, что батареи из пеномеди будут при той же емкости на треть меньше литий-ионных. Зарядка будет происходить в 5-10 раз быстрее, а время работы вырастет примерно в 10 раз в сравнении с привычными аккумуляторами.
Новый аккумулятор также будет экологически чистым и безопасным. Твердый электролит снижает риск возникновения пожара. Кроме того, команда использовала нетоксичные вещества для производства батарей.
Команда ученых успешно создала 2D-батарею на медной пластине, а сейчас исследователи находятся в процессе интеграции всех компонентов в трехмерный прототип аккумулятора. Для первого тестирования будут использованы электрические велосипеды и портативная электроника. (RusCable/Машиностроение Украины, СНГ, мира)