Кремниевые аккумуляторы будут работать в 10 раз дольше и заряжаться в 4 раза быстрее
Одним из способов увеличить емкость аккумуляторов может стать замена графитовых анодов на чистый металлический литий. Параллельно с разработками в этом направлении американские инженеры нашли возможность интегрировать в батарейку кремний, что позволит на порядок увеличить емкость элементов питания.
Ученые уже давно экспериментируют с различными материалами, способными заменить графитовый анод. Одним из наиболее многообещающих может оказаться кремний. Несмотря на то что он способен в 10 раз увеличить емкость батарейки, его коммерческое использование пока невозможно. Все дело в том, что, в отличие от графита, кремний при зарядке и разрядке расширяется, сжимается и в конечном итоге распадается на мелкие частицы. Это вызывает износ анода и выход батареи из строя. Долгое время возможных решений этой проблемы не было. Исследователи из Университета Клемсона нашли способ обойти эти ограничения.
В ходе экспериментов надежность кремния повысили с помощью листов углеродных нанотрубок, называемых Buckypaper. После их объединения с крошечными наноразмерными частицами кремния удалось получить пористую структуру, удерживающую анод со всех сторон. Именно это позволяет аккумулятору остаться долговечным, даже если частицы кремния разрушатся.
«Отдельно стоящие листы углеродных нанотрубок удерживают кремниевые наночастицы электрически связанными друг с другом. Эти нанотрубки образуют квазитрехмерную структуру и удерживают кремниевые наночастицы вместе даже после 500 циклов и снижают электрическое сопротивление, возникающее в результате разрушения наночастиц», - делятся деталями исследователи.
Интерес к технологии вызывает и то, что, кроме увеличения емкости, использование кремния приведет к уменьшению веса батарейки, а также увеличению скорости зарядки в 4 раза.
