Ионно-литиевые аккумуляторы нового типа смогут заряжаться за секунды

Источник: hobby-nn.ru

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) предложили новую технологию изготовления ионно-литиевых аккумуляторов, которая позволит сократить время заряда батарей данного типа с часов и десятков минут до секунд.

Ионно-литиевые аккумуляторы сейчас широко применяются в самых различных устройствах — от мобильных телефонов и портативных плееров до ноутбуков и электромобилей. Такие источники питания характеризуются высокой емкостью и выдерживают большое количество циклов перезарядки, однако сам процесс накопления энергии может длиться достаточно долго. Ученые связывали данный недостаток с существующим ограничением скорости прохода электронов и ионов через материал батареи.

Специалисты MIT в ходе исследования сформировали компьютерную модель перемещения ионов для литиевых аккумуляторов с фосфатом железа (LiFePO4). Как оказалось, ионы способны двигаться с очень высокой скоростью. Дальнейшие расчеты показали, что проблема, присущая современным батареям, связана с процессом перемещения ионов: они проходят через крошечные тоннели, расположенные на поверхности материала. Для прохождения канала ион должен быть позиционирован строго по направлению к нему, в противном случае он может не попасть во вход тоннеля.

С целью решения проблемы исследователи из MIT, проводившие работы под руководством Гербранда Цедера (Gerbrand Ceder), предложили сформировать специальную поверхностную структуру наподобие кольцевой автострады, которая бы направляла ионы в сторону входов в тоннели. Прототип небольшой батареи, созданный учеными, может быть заряжен за 10-20 секунд против шести минут для обычного аккумулятора.

Большинство коммерческих ионно-литиевых аккумуляторов изготавливаются с применением лития и кобальта, поскольку по сравнению с фосфатом железа обладают несколько большей емкостью. Однако сотрудники MIT говорят, что батареи, созданные по их методике, не только смогут быстро подзаряжаться, но и практически не будут деградировать с течением времени и перегреваться. Это позволит выпускать более компактные и легкие источники питания. Ученые полагают, что новая методика, предполагающая внесение относительно небольших изменений в существующий техпроцесс, может быть внедрена в течение двух-трех лет.