Kľúčom je MXene, a dvojrozmerný materiál pozostávajúci z dvoch častí: hydrogélu (gél s tekutou vodnou zložkou) a kovového oxidu. Je štrukturálne dostatočne hustá na to, aby chránila žiarenie a filtrovala vodu, ako preukázal výskumný tím v Drexel v roku 2011. Ale je tiež vysoko vodivý, čo z neho robí dobrého kandidáta membrány batérií.
Odporúčané videá
Je to vďaka chemickému zloženiu MXene, ktorý optimalizuje tok elektródy — miesta, kde sa ukladá energia v batériách na nabíjanie — cez ňu. Batérie držia ióny v portoch nazývaných „redox active sites“ na udržanie nabitia a počet portov, ktoré batéria obsahuje, je priamo úmerný množstvu nabitia, ktoré dokáže udržať.
Na rozdiel od súčasných batériových membrán, ktoré majú obmedzené cesty pre ióny na vstup do portov, MXene vytvára viacero ciest, ktorými môžu ióny prechádzať. A prirodzene vysoká vodivosť MXene pomáha rýchlo posúvať ióny, čím sa zvyšuje efektívna rýchlosť nabíjania.
„V tradičných batériách […] majú ióny mučivú cestu k portom na ukladanie nabíjania, čo všetko nielen spomaľuje, ale aj vytvára situáciu, keď len veľmi málo iónov skutočne dosiahne svoje miesto určenia pri rýchlom nabíjaní,“ povedala Maria Lukatskaya, výskumníčka na tému tím, povedal. „Ideálna elektródová architektúra by bola niečo ako pohyb iónov do prístavov cez viacprúdové, vysokorýchlostné ‚diaľnice‘ namiesto jednoprúdových ciest. Naša konštrukcia makroporéznych elektród tento cieľ dosahuje, čo umožňuje rýchle nabíjanie – rádovo niekoľko sekúnd alebo menej.“
Konečným výsledkom môže byť batéria, ktorej úplné nabitie trvá len „desiatky milisekúnd“ namiesto minút alebo hodín. Yuri Gogotsi, profesor materiálovej vedy a inžinierstva, povedal, že aplikácia MXene v reálnom svete by mohla viesť k lepším batérie notebookov a elektrické auto batérie. "Ak začneme používať nízkorozmerné a elektronicky vodivé materiály ako elektródy batérií, môžeme zabezpečiť, aby batérie fungovali oveľa, oveľa rýchlejšie ako dnes," povedal. "V konečnom dôsledku nás uznanie tejto skutočnosti privedie k batériám do áut, notebookov a mobilných telefónov, ktoré sa budú môcť nabíjať oveľa vyššími rýchlosťami - skôr sekundy alebo minúty než hodiny."
Mxene ešte nie je komerčne životaschopná – Gogotsi odhaduje, že jej cestu do masovo vyrábaných produktov, ako je napr. batérie mobilných telefónov. Tím je však odhodlaný v blízkej dobe preskúmať nové aplikácie.
Odporúčania redaktorov
- Váš ďalší iPhone možno nebude mať žiadne rámiky. Tu je dôvod, prečo by to mohol byť problém
- Váš ďalší monitor Mac by mohol mať túto geniálnu novú funkciu
- Je to oficiálne – ďalší Razr od Motoroly je telefón do roku 2023, na ktorý sa neviem dočkať
- Vaše ďalšie auto by mohlo mať zabudovaný TiVo
- iOS 16.5 prináša do vášho iPhone dve úžasné nové funkcie
Zlepšite svoj životný štýlDigitálne trendy pomáhajú čitateľom mať prehľad o rýchlo sa rozvíjajúcom svete technológií so všetkými najnovšími správami, zábavnými recenziami produktov, užitočnými úvodníkmi a jedinečnými ukážkami.
