Специалисты из Калифорнийского университета, расположенного в Лос-Анджелесе (UCLA), создали инновационную цинк-ионную батарею гибридного типа. В ее конструкции используется трехмерно напечатанный электрод, позволяющий хранить заряд с объемом, превышающим характеристики схожих приборов более чем в семь раз.

Фактически, это сочетание двух различных принципов – традиционных батарей и суперконденсаторов. Один из электродов функционирует аналогично обычному аккумулятору, в то время как другой изготовлен из углеродного материала, характерного для суперконденсаторных устройств. Такая конструкция даёт возможность не только запасать значительный объём энергии, но и обеспечивать оперативную зарядку и её отдачу.

Ключевое усовершенствование заключается в применении пористого электрода, созданного методом трёхмерной печати с сложной разветвлённой структурой. Поверхность этого электрода покрыта оксидом ванадия, который эффективно «фиксирует» и удерживает электрический заряд. Именно такая организация конструкции обеспечила существенное повышение ёмкости устройства.

По утверждению разработчиков, внутренняя площадь поверхности всего одного грамма данного материала приблизительно эквивалентна площади десяти теннисных кортов. Это привело к тому, что аккумулятор продемонстрировал более чем семикратному увеличению способности к накоплению заряда по сравнению с существующими гибридными суперконденсаторными решениями. После прохождения 1500 циклов зарядки и разрядки он сохранил приблизительно 82% своей первоначальной емкости.

Данная разработка ориентирована на применение в системах накопления энергии, где приоритетными являются скорость подзарядки, продолжительный срок эксплуатации и доступность по цене. Специалисты также указывают на цинк как многообещающую альтернативу литию: он встречается примерно в 100 раз чаще, легче извлекается из природных ресурсов и проще перерабатывается.

Вместе с разработкой аккумулятора специалисты UCLA продемонстрировали доступную по цене 3D-печатную испытательную ячейку. Этот образец предназначен для проведения более точных и унифицированных тестов новых устройств хранения энергии в лабораторных условиях.