Имитация структуры бамбука даёт батарее скачок производительности

Уникальное строение водонесущей мембраны бамбука, которая делает его самым быстрорастущим растением в мире, вдохновило исследовательскую группу Технологического университета Квинсленда (QUT) на разработку более эффективных электродов, которые могли бы позволить заряжать батареи гораздо быстрее.

Австралийская команда опубликовала своё исследование в журнале Advanced Functional Materials.

Оригинальная бамбуковая мембрана толщиной с лист бумаги состоит из пористых слоёв. Они плотно прилегают друг к другу на стороне, примыкающей к стеблю изнутри, но расходятся ближе к центру бамбука.

Исследователи обнаружили, что плотно сжатая структура обеспечивает очень быстрый «сверхтекучий» транспорт жидкости и электролитов. Часть же с большим пространством между уровнями, позволяет жидкости быстрее перераспределяться по структуре радиально.

Созданная в QUT имитация бамбуковой мембраны имела диаметр 50 мм и толщину в десятки микрометров. Она состояла из тысяч слоев — «нанолистов» — оксидов кобальта и графена. Промежуток между соседними слоями постепенно возрастал от 5 до 2200 нм.

Помещённая в литий-ионную батарею новая мембрана превзошла все коммерческие аналоги по скорости переноса ионов.

В тестах на способность жидкости сохранять контакт с твёрдой поверхностью, мембрана показала сверхсмачивание по отношению к органическому электролиту. Это означает, что она не оставляла препятствий для контакта и проникновения электролита с поверхности во внутреннюю мембрану.

По словам авторов исследования, эта работа QUT предоставляет отрасли новый подход к проектированию высокопроизводительных материалов для аккумуляторных батарей.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI