Ученые создали батарею, которая заряжается за 20 секунд

Новый подход к устройству хранения энергии, которое работает на водном электролите, и может полностью зарядиться всего за 20 секунд, делает его идеальным для портативной электроники, которая часто нуждается в быстрой зарядке.

Хотя концепция не нова, в предыдущих попытках создавались устройства, которые страдали от низкой мощности и короткого срока службы.

Сегодня наша техника требует много энергии. Портативная батарея должна быть не только компактной, мощной, долговечной и быстро заряжаться, она также должна быть экологически устойчива. Ну и, желательно, не взрываться.

По этим и другим причинам устройства хранения энергии на водном электролите — те, которые содержат водные растворы, а не мешок токсичной или легковоспламеняющейся органической пасты, обратили на себя внимание в качестве безопасных и надежных вариантов.

Хотя они и являются менее огнеопасными, чем современные литиевые батареи, и, возможно, намного дешевле, но этот способ переносить электроны представляет серьезную проблему.

Работа клеток, которые составляют батарею, заключается в транспортировке электронов между двумя материалами. Водная основа больше ограничивает диапазон напряжения между двумя точками, чем другие методы, в результате чего быстрее разрушается анод.

Это приводит к короткой продолжительности жизни и небольшому количеству энергии — не совсем то, что нужно для надежной зарядки вашего смарт-устройства в течение дня.

Поэтому исследователи из Корейского передового института науки и техники (KAIST) внесли новое изменение в систему, изменив способ создания устройства, называемого гибридным конденсатором на водной основе (AHC).

Гибридные конденсаторы, по существу, представляют собой смесь батареи и конденсатора — с электродами, которые электрохимически хранят электростатическую зарядку. Добавление водного раствора ионов между ними может помочь переносить ток.

Используя полимеры на основе графена вместо более традиционных металлических проводников для анода и делая катод с распылением наночастиц оксида металла, исследователи смогли преодолеть недостатки предыдущих AHC.

Полоса крошечных углеродных волокон на аноде оказывается намного более эффективной при переносе электронов в водный раствор, что позволяет использовать батареи с плотностью мощности более чем в 100 раз по сравнению с предыдущими устройствами, сохраняя при этом емкость более 100 000 зарядов.

Тем не менее, новые аноды в сочетании с жидкими электролитами дают возможность заряжать батарею от нуля до 100% всего за 20 секунд зарядки.

«Эта экологически чистая технология широко применима и может быть легко изготовлена», — говорит химик Дженг Ку Канг (Jeung Ku Kang).

«В частности, высокая емкость и высокая стабильность по сравнению с существующими технологиями могут способствовать коммерциализации конденсаторов на водной основе».

Конечно, должно пройти какое-то время, прежде чем мы увидим, как подобные устройства перегоняют литиево-ионные батареи, ведь эти дешевые ячейки, которые могут безопасно справляться с экстремальными условиями, несомненно найдут место в будущих портативных технологиях.