На факультете материаловедения Дрексельского университета (штат Пенсильвания) команда во главе с профессором Юрием Гогоцки (Yury Gogotsi) создала электрод новой конструкции из двумерного материала MXene.

Использование в батарейных электродах это одно из многих приложений материала MXene, который был открыт инженерами Дрекселя в 2011 г. Главные преимущества MXene делающие материал перспективным для применения в электродах это его сравнимая с металлами электропроводность, а также гидрогелевая структура с открытыми макропорами, обеспечивающая высокую объемную производительность и быстрый доступ ионов к активным окислительно-восстановительным (redox) сайтам электрода.

«Статья (в Nature Energy) опровергает общепринятую догму, утверждающую, что химическое хранение заряда, используемое в батареях и псевдоконденсаторах, всегда намного медленнее физического хранения в электрических двуслойных конденсаторах, также известных как суперконденсаторы, — заявил Гогоцки. — Мы демонстрируем зарядку тонких электродов MXene за десятки миллисекунд. Это возможно благодаря очень высокой электропроводности MXene и открывает путь к разработке устройств сверхскоростного хранения энергии, хранящих намного больше энергии, чем обычные суперконденсаторы».

Структура двумерного материала (a). Также показаны изображения двух вариантов структуры, и схематические изображения движения ионов через них (b,c). Maria R. Lukatskaya et al. / Nature Energy, 2017

Использование в батарейных электродах проводящих материалов с низкой размерностью, по мнению Гогоцки, сделает возможным появление батарей для электромобилей, ноутбуков и смартфонов, заряжающихся за секунды или минуты вместо сегодняшних нескольких часов. Это обещает решить одну из главных проблем, сдерживающих развитие рынков электронных автомобилей и мобильных устройств.