O baterie litiu-ion care conține cupru și nanofire de cupru, pentru a-și organiza particulele, se poate încărca până la 60% în 6 minute, fără a-i afecta stocarea de energie. Această baterie eficientă ar putea alimenta mașinile electrice într-un timp atât de scurt, încât șoferii ar putea să călătorească pe distanțe lungi, fără să aștepte mult timp ca vehiculul să se încarce.
Bateriile, care sunt în mare parte construite din litiu-ion, folosesc agenți de legare pentru a-și lipi particulele, cu scopul de a oferi o structură solidă. Acest lucru poate crea un fluid gros al bateriei, cu o distribuție aleatorie a particulelor, ceea ce conduce la timpi de încărcare mai lenți. Particulele de fluide mai subțiri ale bateriei sunt ordonate în așa fel încât să se încarce mai rapid, dar tind să stocheze mai puțină energie.
Pentru a depăși aceste probleme, Yao Hongbin și colegii săi din cadrul Universității de Știință și Tehnologie din China au proiectat o baterie litiu-ion cu un anod structurat, capătul pozitiv al unei baterii.
Anozii bateriilor cu litiu sunt de obicei fabricați din particule de grafit prin care curge sarcina electrică, aceste particule fiind în general aranjate într-o ordine destul de aleatorie. Hongbin și echipa sa au organizat particulele în ordine, atât după mărimile particulelor, cât și după numărul de goluri dintre particule, cunoscut sub numele de porozitate.
Bateria obținută s-a încărcat la 60% și 80% în 5,6 și, respectiv, 11,4 minute, menținând în același timp o stocare ridicată a energiei la testele standard.
Cercetătorii nu au înregistrat timpul necesar pentru a ajunge la o încărcare de 100%. Producătorii de mașini electrice recomandă adesea ca vehiculele să fie încărcate până la 80%, pentru a menține longevitatea bateriei. O mașină Tesla poate fi încărcată, de obicei, între 40 de minute și o oră pentru a ajunge de la 40% la 80%.
„Noi putem controla întreaga densitate în electrod. Folosim o porozitate mai mare în partea de sus [a anodului], dar o porozitate mai mică în partea de jos, astfel încât porozitatea medie să aibă o valoare normală”, a declarat Yao.
Pentru a organiza particulele, atât în funcție de dimensiune, cât și de porozitate, Yao și echipa sa au acoperit particulele anodului de grafit cu cupru și le-au amestecat în nanofire de cupru. Particulele au fost apoi încălzite, răcite și comprimate, stabilind structura ordonată.
„Acest proces natural de sedimentare este frumos, totuși, consider că pașii suplimentari de procesare necesari pentru a acoperi grafitul și a face nanofire de cupru ar putea adăuga costuri apreciabile”, susține Billy Wu din cadrul Imperial College London.
Încălzirea și răcirea anodului poate adăuga, de asemenea, un cost suplimentar la ceea ce este în mod tradițional o componentă mai ieftină a bateriei, spune Wu.
