Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса предложили нестандартный подход к улучшению аккумуляторов и суперконденсаторов. Вместо поиска новых химических составов они изменили саму структуру электродов — и добились впечатляющих результатов.
В чём проблема?
Современные устройства хранения энергии сталкиваются с парадоксом: если увеличить толщину электрода, его ёмкость растёт, но движение ионов внутри материала затрудняется. Из‑за этого появляются «мёртвые зоны» — участки, которые не участвуют в работе, а скорость зарядки и разрядки падает.
Как решили задачу?
Учёные создали переплетённую трёхмерную структуру с помощью 3D‑печати. Такая архитектура:
- сокращает путь для ионов;
- увеличивает активную поверхность;
- делает распределение заряда более равномерным.
Что получилось?
Результаты впечатляют:
- ёмкость электродов выросла почти в два раза без потери скорости зарядки;
- устройство выдержало более 7500 циклов заряда/разряда без существенной деградации;
- новая структура превзошла как традиционные плоские электроды, так и предыдущие 3D‑аналоги.
Технология создавалась с использованием компьютерной оптимизации и многоэтапной 3D‑печати: сначала формировался пористый каркас на основе оксида графена, затем он покрывался слоем золота для повышения проводимости.
В перспективе метод может лечь в основу аккумуляторов нового поколения — от батарей для электромобилей до систем хранения энергии для возобновляемых источников и портативной электроники.