Сегодня мы пользуемся огромным количеством устройств, начиная от транспортных средств и заканчивая портативными компьютерами, а батареи позволили нам пользоваться такими устройствами, как смартфоны и гибридные автомобили. Исследователям удалось создать самую маленькую в мире батарею с помощью просвечивающего электронного микроскопа в Центре комплексных нанотехнологий. Руководителем исследовательской группы стал Жианью Хуанг (Jianyu Huang). Он говорит, что толщина анода самой маленькой батареи в мире сравнима с толщиной человеческого волоса. Батарея создана на основе технологии под названием "фронт медузы", которая обеспечивает новый взгляд на батарею в действии. В процессе создания батареи под просвечивающим электронным микроскопом, исследователям удалось много узнать о том, как именно работают батареи, и доказали, что некоторые устоявшиеся мнения о процессе зарядки батарей являются не совсем верными.
"Этот эксперимент позволил нам подробно изучить процесс зарядки и разрядки батареи в режиме реального времени и атомного масштаба. Он расширил наше понимание фундаментального механизма работы батареи", - сказал Хуанг. Одним из открытий Хуанга стало то, что нанопроволока, которая используется в батарее, во время подзарядки увеличивает свою длину почти в два раза. Длина стержня изменяется гораздо существеннее, чем его диаметр. В промышленности довольно давно существовало мнение, что стержень во время подзарядки изменяет свой размер больше в диаметре, чем в длину. "Производители должны взять во внимание этот факт при создании батарей", - сказал господин Хуанг. Исследователи Университета Райса города Хьюстон, штат Техас, объявили о своем собственном прорыве в области исследования батарей. Исследователи подошли вплотную к возможности создания 3D батарей, которые заряжаются быстрее и дольше обычных батарей сохраняют энергию. В таких батареях необходимо использовать вертикальный массив нанопроволок из сплава олова и никеля, которые помещены в полиметилметакрилат. Полиметилметакрилат - полимер, также известен под названием оргстекло. Команда исследователей из университета Райса обнаружила способ, с помощью которого можно надежно покрывать каждую нанопроволоку ровным слоем геля полиметилметакрилата, который изолирует ее от электрода, но позволяет ионам двигаться. "В батарее находятся два электрода, которые разделены тонким барьером.
Задача состоит в том, чтобы расположить все компоненты в непосредственной близости, чтобы эта электрохимия принесла больше эффекта", - сказал Пуликел Аджаян (Pulickel Ajayan), исследователь из Университета Райса. Команда исследователей больше года работала над совершенствованием процесса покрытия нанопроволоки. "Мы хотели выяснить, как предполагаемая 3D конструкция батареи может быть построена из наноразмерных компонентов. Увеличив длину нанопроволоки, мы можем увеличить количество энергии, сохранив при этом расстояние между ионами лития", - сказал Санкет Гоуда (Sanketh Gowda), аспирант лаборатории господина Аджаяна. Команда исследователей создала много покрытых нанопроволок и с их помощью создает чипы толщиной с ноготь, которые позволяют получить больше энергии от пленочных батарей. "Невозможно просто так уменьшить толщину тонкопленочных батарей, потому что кинетика ионов лития станет медленной", - сказал Пуликел Аджаян.
Источник: OsZone
|
