Растущие с каждым годом объемы генерации «зеленой» энергии требуют разработки новых технологий энергосбережения. Традиционные литий-ионные батареи постепенно уступают дорогу более инновационным разработкам, обещающим больший объем хранения и сроки эксплуатации.
Привычная батарея в своем составе имеет анод и катод, размещенные по разным краям устройства. Между этими составляющими расположен изолятор. Группа изобретателей смогла создать принципиально новую батарею, в которой все компоненты образуют особую спираль. Изобретение принадлежит сотрудникам Университета Корнелла. Создатели инновации заявляют, что, благодаря спиральному строению их изобретения внутри, батарея способна будет зарядиться за пару секунд.
Основу батареи составляет сложная пористая структура. В научных кругах она более известна как гироид. Благодаря этой структуре ранее была открыта новая двумерная аллотропная модификация углерода. Она одержала название графен. В «батарее Корнелла» используют тончайшие пленкообразные элементы, состоящие из углерода. Толщина пленок не настолько мала, чтобы стать графеном. За основу спирального построения этих пленок взят процесс самоорганизации полимеров.
Гироид в данном случае создает сам анод устройства. Углеродное соединение имеет тысячи пор, диаметр которых составляет порядка сорока нанометров. Пористый материал покрывают изолятором, толщина которого составляет около 10 нм. За изоляционным материалом располагается катод, состоящий из серы. Пористая структура заполняется проводящим полимером. В случае с «батареей Корнелла» — это полиполистирен сульфонат или PEDOT.
Поры в составе структуры имеют все условия для сохранения и транспортировки заряда. Изобретатели утверждают, что по своей сути батарея соединяет тысячи нанобатарей в одном хранилище энергии. Спиральное распределение пор увеличивает плотность энергетического потока в разы. Архитектура традиционных аккумуляторов таких возможностей не дает. На практике такое строение означает, что батарея может зарядиться за пару секунд.
Преимуществами свойства новой батареи не ограничиваются. Существуют и недостатки, требующие доработки устройства. Одним из главных минусов «батареи Корнелла» является то, во время зарядки серный слой начинает расширяться. В то же время проводящий полимер никаких изменений не претерпевает. Это ведет к выпадению небольших частиц полимера из спирали. Связи, которые утрачиваются впоследствии, не восстанавливаются. В конечном итоге такой процесс приводит к снижению ресурса аккумулятора.
Представитель группы изобретателей Ульрих Визнер объясняет, что в процессе разрыва фрагментов полимера утрачивается доступ к определенным отсекам батареи.
На данный момент проводится усиленная работа над совершенствованием батареи. После завершения доработки ученые намерены оформлять патент на свою инновацию и продвигать ее в производственное русло.
