Akumuliatoriuose, kurie daugiausia gaminami ličio jonų technologijos pagrindu, kietojo anodo sukūrimui naudojamos rišamosios medžiagos, kurios išsidėsto atsitiktine tvarka – todėl įkrovimo greitis yra lėtesnis.
Siekdami išspręsti šias problemas, Yao Hongbinas iš Kinijos mokslo ir technologijų universiteto Hefei mieste ir jo kolegos sukūrė ličio jonų akumuliatorių su struktūrizuotu anodu – teigiamuoju akumuliatoriaus „galu“.
Ličio akumuliatorių anodai paprastai būna sudaryti iš grafito dalelių, per kurias teka krūvis, ir šios dalelės paprastai būna išdėstytos gana atsitiktine tvarka. Y.Hongbinas ir jo komanda surūšiavo daleles pagal jų dydį ir pakoregavo elektrodo porėtumą.
„Savo projekte mes kontroliuojame visą elektrodo tankį, – sako Y.Hongbinas. – Naudojame didesnį porėtumą [anodo] viršuje, bet mažesnį apačioje – kad vidutinis porėtumas turėtų normalią vertę.“
Jų sukurtas akumuliatorius nuo nulio iki 60 proc. ir iki 80 proc. įsikrauna atitinkamai per 5,6 ir 11,4 minučių, išlaikant didelį energetinę talpą.
Tyrėjai nefiksavo laiko, per kurį įkraunama iki 100 proc. Elektromobilių gamintojai dažnai rekomenduoja transporto priemones įkrauti iki 80 proc., kad akumuliatorius išliktų ilgaamžiškesniu. Paprastai „Tesla“ nuo 40 proc. iki 80 proc. įkrovimas trunka nuo 40 minučių iki valandos.
Siekdami surūšiuoti daleles pagal dydį ir porėtumą, Y.Hongbinas ir jo komanda grafito anodo daleles padengė variu ir įmaišė vario nanovamzdelių. Tada dalelės buvo kaitinamos, atšaldomos ir suspaudžiamos, taip sukuriant tvarkingą struktūrą.
„Šis natūralus nusodinimo procesas yra gražus, tačiau manau, kad papildomi apdorojimo etapai, reikalingi grafitui padengti ir vario nanovamzdelių gamybai, gali pridėti pastebimų išlaidų“, – sako Billy Wu iš Londono imperatoriškojo koledžo. Anodo šildymas ir aušinimas taip pat gali pridėti papildomų sąnaudų prie tradiciškai pigesnio baterijos komponento, pastebi jis.
Tyrimas publikuotas žurnale „Science Advances“.
Parengta pagal „New Scientist“.
