«Это доказательство концепции, но идея использования воды или других растворителей для« настройки »переноса ионов в слоистом материале очень интересна», — говорит Вероника Августин, доцент кафедры материаловедения и инженерии в NC State and автор-корреспондент статьи с описанием работы. «Фундаментальная идея заключается в том, что это может позволить увеличить количество энергии, которое может храниться на единицу объема, более быструю диффузию ионов через материал и более быструю передачу заряда.«Опять же, это только первый шаг, но это направление исследования может в конечном итоге привести к таким вещам, как более тонкие батареи, более быстрое хранение для возобновляемых энергосистем или более быстрое ускорение электромобилей», — говорит Августин.«Цель многих исследователей накопителей энергии — создать технологии, которые обладают высокой плотностью энергии батарей и большой мощностью конденсаторов», — говорит Джеймс Митчелл, доктор философии. студент NC State и ведущий автор статьи. «Псевдоконденсаторы, подобные тому, который мы обсуждаем в статье, могут позволить нам разработать технологии, которые восполнят этот пробел».Для этой работы исследователи сравнили два материала: кристаллический оксид вольфрама и слоистый кристаллический гидрат оксида вольфрама, который состоит из слоев кристаллического оксида вольфрама, разделенных атомарно тонкими слоями воды.
При зарядке двух материалов в течение 10 минут исследователи обнаружили, что обычный оксид вольфрама хранит больше энергии, чем гидрат. Но когда период зарядки составлял всего 12 секунд, гидрат запасал больше энергии, чем обычный материал.
Исследователи говорят, что интригует одна вещь: гидрат более эффективно хранит энергию, тратя меньше энергии на тепло.«Включение этих слоев растворителя могло бы стать новой стратегией для мощных устройств хранения энергии, в которых используются слоистые материалы», — говорит Августин. «Мы думаем, что водный слой действует как путь, облегчающий перенос ионов через материал.
«Сейчас мы продвигаемся вперед с финансируемой Национальным научным фондом работой по настройке этого так называемого« прослойки », которая, надеюсь, улучшит наше понимание этих материалов и приблизит нас к устройствам накопления энергии следующего поколения».