У лабораторії Університету Райса (США) сконструйовано пристрій накопичення енергії, яка має мінімально можливі розміри.

Проект створення мініатюрного електрохімічного пристрої стартував кілька років тому. У грудні минулого року його учасники представили перший робочий зразок літій-іонного акумулятора, у якого нікель-олов'яний анод і електроліт, виконаний з поліметилметакрилату, компонували у вигляді нанопроводи. При виготовленні такого акумулятора нанопроводи з Ni-Sn вирощувалися за допомогою електроосадження в спеціальній пористої матриці з оксиду алюмінію, після чого діаметр пір збільшували, обробляючи їх гідроксидом натрію. У з'являлися між оксидом алюмінію і нанопроводів зазори проникав поліметилметакрилат, створюючи рівну і щільну оболонку.

Анод і електроліт, таким чином, пакували разом, але катод не був інтегрований у наноструктуру. Вчені знайшли вирішення цієї проблеми, і в новому варіанті пристрою катод також стає одним з елементів складеного нанопроводи.

За що минув з початку грудня час методика практично не змінилася: все починалося з матриці з оксиду алюмінію з порами діаметром 200 нм, вирощування нікель-олов'яних нанопроводів та розширення пор. Однак роль електроліту і роздільника грав уже не поліметилметакрилат, а поліетиленоксид (PEO); вільний простір, що залишився в порах після нанесення цього шару, займала «катодна» суміш поліаніліну, полівінілденфторід і технічного вуглецю, приготована в диметилформаміді. Потім масив нанопроводів, які поєднали в собі анод, електроліт і катод, висушують, покривають 200-нанометровим шаром алюмінію (токосборніка), і всю матрицю обробляли розчином гексафторфосфата літію LiPF6, щоб дати можливість іонів літію зайняти свої місця в шарі РЕО.

Висота готової «батареї» нанорозмірних пристроїв становила близько 50 мкм. У дослідах масиви продемонстрували оборотну ємність в ~ 3 мкА • ч/см2 при струмі в 0,03 мА/см2, а на жаль, їх характеристики погіршувалися вже після декількох циклів заряду і розряду. У найближчі місяці автори будуть оптимізувати технологію, варіюючи геометричні параметри пристроїв – наприклад, довжину електродів і товщину полімерного роздільник.

За матеріалами: PhysOrg

Tweet