Пчелиные соты помогли ученым создать аккумулятор будущего

Сотрудники Корейского института науки и технологий, возглавляемые инженером Сол Ки Каном, смогли сделать надежный и емкий литиевый аккумулятор, в котором тянутся сами электроды. Статья об этой инновационной разработке опубликована в журнале ACS Nano. В ней говорится, что электроды аккумулятора сделаны из графенового композита: анод с титанатом лития, а катод с литий-железо-фосфатом.

Производство данного материала состоит из нескольких стадий. Сперва смесь из оксида графена, углеродных нанотрубок и соединения лития размешивают в воде. Затем взвесь наливают в силиконовую формочку около десяти сантиметров диаметром и замораживают таким образом, чтобы кристаллы льда сформировали сетчатую структуру, напоминающую соты пчел. После этого лед испаряют и при помощи прогревания в печи восстанавливают оксид графена.

Получившуюся сетку еще нельзя растягивать, так как графен и нанотрубки по-прежнему сохраняют твердость. Поэтому при сборке ее сжимают по краям к центру, вносят гелевый электролит и заключают в резиновый каркас, который отвечает за восстановление формы. Поскольку электрод уже сжат, при растяжении он лишь выпрямляется вслед за каркасом, не повреждаясь.

Сегодня гибкие и растяжимые аккумуляторы интересны инженерам с той позиции, что их удобно встраивать в одежду, а то и вовсе носить на теле для питания сенсоров или других устройств. В последние годы появились сгибаемые аккумуляторы, но сделать их растягивающимися гораздо сложнее. В существующих опытных образцах материал электродов пробуют нанести на резиновый каркас, но такие конструкции либо теряют напряжение и емкость при деформации, либо обладают маленькой плотностью энергии.

Аккумулятор нового типа имеет емкость 5,05 mAh на квадратный сантиметр, не теряет мощность при растяжении в 50% после 500 повторений и сохраняет 95% емкости после 100 циклов зарядки-разрядки.

Подготовил Максим КОЗЛОВ

Фото из открытых интернет-источников