Разработчики аккумуляторов давно сталкиваются с одной проблемой: рост емкости обычно снижает скорость зарядки и ухудшает эффективность работы. Специалисты из США решили изменить не химический состав батареи, а саму конструкцию электрода. 

Изображение: Interesting Engineering

Команда LLNL создала новую трехмерную архитектуру электродов для электрохимических систем хранения энергии. Исследователи использовали вычислительную оптимизацию и многокомпонентную микростереолитографию для печати структуры с большим количеством взаимосвязанных каналов.

Новая схема устраняет так называемые «мертвые зоны», где ионы обычно задерживаются внутри материала. За счет этого электроды эффективнее распределяют заряд и сохраняют высокую скорость работы даже при увеличенной толщине.

Разработчики изготовили сверхтолстый электрод толщиной 5,8 миллиметра. При этом система сохранила стабильную производительность и увеличила емкость хранения примерно в два раза по сравнению с обычными конструкциями.

Основу электрода специалисты напечатали из оксида графена, а затем нанесли золотое покрытие для улучшения проводимости. Структура с взаимопроникающими каналами создает больше путей для движения ионов и электронов внутри электрода. Во время испытаний электроды превзошли предыдущие 2D- и 3D-модели по емкости, сопротивлению и сроку службы. Конструкция выдержала более 7500 циклов зарядки.