Вчені створили мета-батарейку з масиву нанопор

Група фахівців з Мерілендського університету в Коледж-Парку створила масив з нанопор, кожна з яких являє собою повноцінну окрему нанобатарейку. Робота опублікована в.

Добре сконструйовані нанобатареї потенційно здатні повністю використовувати теоретичну електроємність різноманітних матеріалів, демонструвати високу енергетичну щільність і набагато більш тривалу тривалість роботи, ніж у всіх нині існуючих технологій хімічних джерел струму. Щоб досягти таких показників, вчені організовують наноструктури (наприклад, нанотрубки) в гігантські (за наномірками) тривимірні масиви - «нанотрубкові ліси». У представленій роботі дослідники скомпонували в єдиний масив кілька мільярдів нанопор, кожна з яких, по суті, була окремою нанобатарейкою, поєднаною паралельно з іншими.

Масив нанопор був створений за допомогою методу атомно-шарового осадження. З його допомогою виробляються найтонші плівки з оксидів, нітридів і сульфідів різних металів. Кожна нанопора формувалася з анодованого оксиду алюмінію. Всередині неї знаходилися анод, катод і рідкий електроліт. Зовні наноелектрод покривала зовнішня нанотрубка з рутенію, що виконує функції струмоприймача. Всередині неї була друга нанотрубка з пентоксиду ванадію (V₂O₅), наповнена електролітом. Її нижня частина служила анодом, а верхня катодом. Разом вони створювали асиметрично функціонуючу батарею з різністю потенціалів на кінцях провідника в 0.2 В і 1.8 В.

Отримана батарея продемонструвала прекрасні характеристики роботи. Вона зберігала високу зарядну ємність: 95 відсотків при 5 кулон або 46 відсотків при 150 кулон з часом циклу зарядки-розрядки в 24 секунди. Після тисячі циклів батарея втрачала лише кілька відсотків своєї початкової енергоємності.

На думку авторів роботи, такі показники пов'язані з добре продуманим дизайном і технологічним процесом створення масиву нанотрубкових електродів, що забезпечують швидке і ефективне переміщення іонів та електронів.