Применение «медной пены» сулит увеличение емкости батарей на порядок

«Я думаю, почти каждое мыслимое технологическое приложение сегодня испытывает ограничения со стороны батарей», — заявляет Эми Прето (Amy Prieto), химик из университета штата Колорадо. Коллектив под ее руководством готовит выпуск прототипа литий-ионной батареи, которая должна быть более безопасной, экологичной, дешевой и заряжаться быстрее, чем аккумуляторы, доступные на рынке.

Главным новшеством предложенной ими конструкции является использование медного пеноматериала для сбора тока на аноде батареи. По словам Прето, такая пена относительно проста в производстве и обладает объемной структурой, увеличивающей площадь поверхности электродов. Это, в свою очередь, увеличивает плотность энергии батареи за счет более эффективного использования электродного материала.

Поверх медной пены исследователи электролитическим способом наносят материал анода — антимонид меди. Он служит в качестве электрода для электрохимической реакции полимеризации, в процессе которой осаждается твердый электролит. В завершение процедуры создания батареи пространство внутри пеноматериала заполняют жидкой суспензией, которая высыхая, формирует катод. Функции сбора тока на катодной стороне выполняет сетчатая структура из алюминия.

По предварительным оценкам Прето, себестоимость изготовления батареи с медным пеноматериалом будет примерно вдвое меньше, чем у обычной литий-ионной батареи, производимой в Китае. Расчеты также показывают, что «пенобатарея» будет способна сохранять то же количество энергии, что и обычная батарея объемом на 50% больше, заряжаться быстрее в 5-10 раз и увеличивать время автономной работы устройств, примерно на порядок. Кроме того, применение твердого электролита снижает риск возгорания при перегреве аккумулятора.

О последних результатах работы в этом направлении Прето расскажет на 60-м международном симпозиуме AVS, который пройдет с 27 октября по 1 ноября в Лонг-Бич (штат Калифорния).

Ее команда уже протестировала каждый компонент будущей батареи по отдельности, и построила 2D-прототип на медной подложке. На данный момент, ученые приступили к процессу интеграции всех компонентов в трехмерную структуру.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365