Наноструктурированные электроды обладают важными свойствами, такими как большая площадь поверхности и короткое время транспортировки ионов. Это позволяет получить большую ёмкость и повысить жизненный цикл устройства. До сих пор исследователи проектировали наноструктурированные батареи, размещая два электрода в нанопорах (из анодной окиси алюминия) и используя сверхтонкий диэлектрический материал для их разделения. Такая система обладает повышенной мощностью и высокой плотностью энергии, но тонкие диэлектрики ограничивают способности удержания заряда и требуют сложных схем для переключения между электродами. Кроме того, при использовании 3D-структур неравномерная концентрация ионов приводит к неравномерному распределению плотности токов. Но исследователям удалось обойти эти ограничения.
Новая батарея состоит из массива нанобатарей. Каждая из нанотрубок включает электроды и жидкий электролит, которые заключены в нанопоры из анодной окиси алюминия. Кроме того, каждая нанотрубка состоит из токоприемника, который сформирован из внешней рутениевой нанотрубки, а также внутренней нанотрубки из окиси ванадия (V), играющей роль материала для накопления энергии. Каждый конец нанопоры покрыт также окисью ванадия (V) или химически модифицированной формой окиси ванадия (V), которые могут играть либо роль катода, либо роль анода соответственно.
Такая нанопористая батарея имеет втрое большую электрическую ёмкость по сравнению с другими нанобатареями, использующими окись ванадия (V). При этом жизненный цикл устройства на порядок превосходит существующие решения. После 1000 циклов зарядки ёмкость батареи составляет более 80 % первоначального значения.
К сожалению, самый главный вопрос, о возможных сроках внедрения изобретения в серийные продукты, так и не был затронут.
Источник
|
