Вчені зробили несподівано простий, але дуже ефективний крок до створення довговічніших батарей — і ключову роль у цьому відіграло золото. Дослідники з Concordia University запропонували нову технологію, яка допомагає вирішити одну з головних проблем сучасних акумуляторів — утворення так званих дендритів.
Дендрити — це крихітні «голчасті» структури, що з’являються всередині батареї під час заряджання. Вони ростуть хаотично, поступово проростають крізь матеріали та можуть спричинити коротке замикання. Саме через них акумулятори часто виходять з ладу значно раніше, ніж могли б.
Нове рішення виглядає майже парадоксально: замість складних і дорогих покриттів вчені використали надзвичайно тонкий шар наночастинок золота. Причому цього золота — буквально мізер. Частинки покривають менше ніж 10% поверхні електрода, але навіть цього вистачило, щоб кардинально змінити поведінку батареї.
Щоб зрозуміти, як саме працює ця технологія, команда скористалася потужним інструментом — надяскравими рентгенівськими променями з Canadian Light Source при University of Saskatchewan Завдяки цьому вдалося буквально «побачити»,
як наночастинки взаємодіють із поверхнею батареї на мікрорівні. Дослідження було опубліковано вJournal of Materials Chemistry A
Результати виявилися вражаючими. У модифікованих цинкових акумуляторах утворення дендритів зменшилося до 50 разів у порівнянні зі звичайними. А під час лабораторних тестів такі батареї працювали понад 6000 годин — це значно довше, ніж у традиційних аналогів.
Головна особливість методу — не суцільне покриття, а точкове розміщення частинок. Золото тут діє не як захисний «панцир», а як система мікроскопічних регуляторів. Вони впливають на те, як саме відкладається цинк під час заряджання, роблячи цей процес рівномірнішим. Саме це й запобігає появі небезпечних «голок».
Ще одна несподівана перевага — ціна. Попри використання золота, технологія виявилася дуже дешевою. Через надзвичайно малу кількість матеріалу її вартість приблизно у 100 разів нижча, ніж у традиційних золотих покриттів. До того ж процес нанесення не потребує складних лабораторних умов, що робить його перспективним для масового виробництва.
І це лише початок. Дослідники вже перевіряють, чи можна застосувати той самий підхід до інших типів батарей, зокрема з мідними електродами для нових поколінь акумуляторів без анода. Також є ідеї використати подібні нанопокриття в сенсорах, сонячних панелях і навіть системах освітлення — скрізь, де важливу роль відіграють процеси на поверхні матеріалів.
Якщо ці розробки підтвердяться в реальних умовах, ми можемо отримати простий і доступний спосіб зробити електроніку значно надійнішою та довговічнішою. І виявиться, що іноді навіть крихітна кількість золота може дати по-справжньому великий результат.
