Композитный анод позволит заряжать батарею за 5 минут на 80%
К настоящему времени известно множество способов стабилизации кремния как анодного материала, однако из-за их сложности или дороговизны в коммерческих литий-ионных батареях по-прежнему используют графит, на порядок уступающий кремнию по энергоемкости.
Команда Центра исследований хранения энергии Корейского научно-технического института (KIST) в решении этой проблемы с самого начала сосредоточилась на использовании недорогих материалов, распространенных в повседневной жизни. Они растворили крахмал (картофельный или кукурузный) в воде, а кремний - в масле, после чего смешали эти жидкости и нагрели их, получив кремний-углеродный композит.
Углеродные сферы в таком композите предохраняли кремний от объемного расширения при зарядке. Кроме того, высокая электропроводность углерода и перераспределение структуры кремния привело к улучшению эксплуатационных характеристик анода.
В экспериментах, новые композитные материалы продемонстрировали четырехкратное превосходство в удельной энергоемкости над графитовыми анодными материалами (1530 против 360 мАч/г). Исходная емкость сохранялась на протяжении 500 циклов зарядки-разрядки батареи. Кроме того, было установлено, что модернизированный анод позволяет заряжать батарею более, чем на 80% всего за пять минут.
Авторы разработки, о которой сообщалось в недавнем выпуске журнала Nano Letters, считают, что ее простота открывает широкие возможности для быстрой коммерциализации и массового выпуска батарей с кремний-углеродными анодами в первую очередь, для аккумулирования энергии электросетей и для электромобилей. В последнем случае новая технология позволит увеличить пробег таких машин на одном заряде более, чем в два раза.
