В обычных аккумуляторных батареях анод и катод (два электрода батареи) физически размещены в различных местах и соединены друг с другом слоем электролита.
Такая конструкция имеет свои преимущества и недостатки, главным из которых является достаточно длинный путь, который ионы лития должны пройти от одного электрода к другом во время зарядки или разряда батареи.
Из-за этого аккумуляторные батареи заряжаются достаточно долго и они не способны быстро отдавать накопленный в них заряд. Решением этой проблемы может стать новая наногибридная аккумуляторная батарея, разработанная исследователями из Корнуэльского университета.
Уникальная трехмерная структура этой батареи позволит производить ее полную зарядку буквально за считанные секунды.
Вместо одного цельного катода и анода в новой батарее использованы тысячи наноразмерных катодов и анодов. Каждый из этих катодов или анодов представляет собой наночастицу, размерами около 20 нанометров. При помощи особого технологического процесса эти наночастицы смешиваются и соединяются друг с другом, образуя два изолированных “губчатых” электрода, буквально вросших друг в друга.
В отличие от конструкции традиционных батарей, в материале электродов новой батареи нет крошечных отверстий, пор, которые являются источником нескольких проблем. Электроды новой батареи не могут замкнуться и вероятность их самопроизвольного возгорания стремится к нулю.
Зато такая конструкция обеспечивает не только быструю зарядку и разряд, она позволяет кардинальной увеличить эффективную площадь электродов, что равносильно увеличению показателя плотности хранения энергии и емкости аккумуляторной батареи.
Исследователи из Корнуэла продолжают работать над совершенствованием данной технологии с целью доведения ее до уровня промышленного производства и практического применения.
Параллельно с этим ведется оформление патентной заявки и патентной защиты опытных образцов новых батарей. И в заключение отметим, что данные работы проводились по заказу и финансированием американского Министерства энергетики и частично американского Национального Научного фонда.