Гибридные оксид-графеновые ленты увеличат мощность батарей

Специалисты в области материаловедения из хьюстонского Университета Райса установили, что гибридные ленты из оксида ванадия и графена значительно превосходят традиционные катодные материалы по способности быстро заряжаться и разряжаться.

Опытные полуячейки с такими катодами, в ходе тестирования полностью заряжались и разряжались всего за 20 секунд и сохраняли свыше 90% первоначальной емкости после более чем тысячи рабочих циклов. Высокая плотность энергии в сочетании с высокой плотностью мощности позволяет позиционировать новые батареи где-то между аккумуляторами и суперконденсаторами.

Оксид ванадия давно уже считался материалом с большим потенциалом для применения в батареях, но низкая электропроводность окислов замедляла зарядку и разрядку. Решением этой проблемы стала «вплавленная» в оксид графеновая решетка, служащая для скоростной передачи электронов и ионов.

Гибридные ленты толщиной 10 нм, шириной до 600 нм и длиной десятки микрометров состоят из относительно недорогих и распространенных материалов, а гидротермический процесс их изготовления может легко быть масштабирован к условиям массового производства.

Лучшие образцы, полученные в Райсе, на 84 весовых процента состоят из оксида ванадия и способны удерживать 204 мА·ч энергии на один грамм веса, что ставит их на один уровень с лучшими электродами литий-ионных батарей. При этом в экспериментах, способность материала к поглощению ионов лития оставалась стабильной после 200 циклов даже при высоких температурах, при которых другие электроды обычно разрушаются.

Публикация об исследовании появится в этом месяце на сайте журнала Nano Letters.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI