Ключ — MXene, a двовимірний матеріал складається з двох частин: гідрогелю (гелю з рідкою водною складовою) і оксиду металу. Він досить щільний за структурою, щоб захистити від радіації та фільтрувати воду, як продемонструвала дослідницька група Drexel у 2011 році. Але він також має високу провідність, що робить його хорошим кандидатом мембрани акумулятора.
Рекомендовані відео
Це завдяки хімічному складу MXene, який оптимізує потік електроди — місця накопичення енергії в акумуляторах для заряджання — через нього. Батареї тримають іони у портах, які називаються «окислювально-відновними активними ділянками», щоб утримувати заряд, а кількість портів, які містить акумулятор, прямо пропорційна кількості заряду, який він може утримувати.
На відміну від сучасних мембран акумуляторів, які мають обмежені шляхи для проходження іонів до портів, MXene створює кілька шляхів для проходження іонів. А природна висока провідність MXene сприяє швидкому переміщенню іонів, збільшуючи ефективну швидкість перезарядки.
«У традиційних акумуляторах […] іони мають крутий шлях до портів зберігання заряду, що не тільки сповільнює все, але й створює ситуацію, коли дуже мало іонів фактично досягає місця призначення з високою швидкістю заряджання», – Марія Лукацька, дослідниця команда, сказав. «Ідеальна електродна архітектура була б чимось на кшталт іонів, які рухаються до портів через багатосмугові високошвидкісні «шосе» замість односмугових доріг. Наша конструкція макропористого електрода досягає цієї мети, що забезпечує швидку зарядку — порядку кількох секунд або менше».
Кінцевим результатом може бути батарея, для повної зарядки якої знадобляться лише «десятки мілісекунд» замість хвилин чи годин. Юрій Гогоці, професор матеріалознавства та інженерії, сказав, що застосування MXene в реальному світі може призвести до кращого акумулятори для ноутбуків і електрокар батареї. «Якщо ми почнемо використовувати низькорозмірні та електропровідні матеріали як електроди акумуляторів, ми зможемо змусити акумулятори працювати набагато, набагато швидше, ніж сьогодні», — сказав він. «Згодом оцінка цього факту приведе нас до батареї автомобілів, ноутбуків і мобільних телефонів, здатних заряджатися з набагато більшою швидкістю — секунди або хвилини, а не години».
Mxene поки що не є комерційно життєздатним — Gogotsi припускає, що йому залишилося щонайменше три роки до того, щоб пробитися до продуктів масового виробництва, таких як акумулятори мобільних телефонів. Але команда прагне дослідити нові програми найближчим часом.
Рекомендації редакції
- Ваш наступний iPhone може не мати рамок. Ось чому це може бути проблемою
- Ваш наступний монітор Mac може мати цю нову геніальну функцію
- Офіційно — наступний Razr від Motorola — це телефон 2023 року, якого я не можу дочекатися
- Ваш наступний автомобіль може мати вбудований TiVo
- iOS 16.5 приносить дві захоплюючі нові функції для вашого iPhone
Оновіть свій спосіб життяDigital Trends допомагає читачам стежити за динамічним світом технологій завдяки всім останнім новинам, цікавим оглядам продуктів, проникливим редакційним статтям і унікальним у своєму роді коротким оглядам.
