Зависимость человечества от аккумуляторов для сотовых телефонов, ноутбуков, электромобилей и сетевых накопителей подпитывает спрос на более совершенные аккумуляторные технологии. На протяжении десятилетий в батареях использовались микрочастицы для хранения энергии, но новое исследование, проведенное группой из Политехнического института Ренсселера, показало, что использование передовых материалов, содержащих «многомасштабные частицы», позволяет улучшить батарею, способную хранить больше энергии и служить дольше. и заряжается быстрее.

В исследовании, опубликованном недавно в Nature Reviews Materials, междисциплинарная группа инженеров-химиков, материаловедов и инженеров- механиков продемонстрировала, что использование нанотехнологий в батареях улучшит их характеристики. В документе, озаглавленном «Нано- и микроструктурирование в аккумуляторных электродах», сравниваются аноды и катоды, изготовленные из наноматериалов, с микрочастицами, и в конечном итоге делается вывод о том, что комбинация этих двух, особенно микрочастиц, в которых используются наноструктуры, поможет аккумуляторы удовлетворят будущие потребности в энергии.

«На наш взгляд, следующее поколение частиц активного материала, используемых в будущих аккумуляторных системах, должно быть многомасштабным по своей природе, то есть они должны быть микроразмерными, но наделенными наноразмерными характеристиками или атрибутами, чтобы идти в ногу со спросом. для постоянно улучшающихся аккумуляторов», — говорит Нихил Кораткар, профессор инженерии Джона А. Кларка и Эдварда Т. Кроссана в Ренсселере и соответствующий автор этой статьи.

Доктор Кораткар и его группа исследователей, в которую входили докторанты из Ренсселера и доктор Чуншэн Ван, профессор химической и биомолекулярной инженерии в Университете Мэриленда, начали изучать, существуют ли наноразмерные атрибуты, которые можно было бы добавить к микроструктурам традиционного размера. частицы для повышения производительности батареи. Например, исследователи смогли сократить время зарядки, когда они разработали крошечные нанотуннели через микрочастицы.

Точно так же, когда исследователи создали микрочастицы с внутренней нанопористостью, они смогли увеличить срок службы батареи, не жертвуя колумбовой эффективностью или емкостью . Кораткар заключает, что применение инноваций в области материаловедения, подобных этим, значительно улучшит производительность аккумуляторов и будет способствовать дальнейшему развитию аккумуляторов.

«Я думаю, что следующее десятилетие будет эпохой интенсивной деятельности, и сообщество аккумуляторов успешно выяснит, как лучше всего создавать многомасштабные частицы для превосходных батарей», — говорит Кораткар.