Разработан аккумулятор с емкостью в 10 раз больше Li-ion

Ученые из Стэнфордского университета и лаборатории SLAC National Accelerator при Министерстве энергетики США смогли решить проблему быстрой деградации анодов из кремния - перспективного материала, позволяющего хранить в батарее в 10 раз больше заряда по сравнению с графитовым анодом.

Исследователи уже давно пытаются создать надежный кремниевый электрод с длительным сроком действия. Во время зарядки и разрядки кремниевый анод расширяется и сужается, а из-за своей хрупкости, в ходе регулярной деформации быстро трескается и разламывается.

Чтобы решить проблему, ученые предложили создать анод из настолько малых частиц кремния, чтобы им уже не на что было разламываться. Кроме того, они поместили эти наночастицы в углеродную оболочку большего размера в сравнении с самой частицей, таким образом предоставив им пространство для расширения, происходящее во время зарядки.

Используя специальную микроэмульсию, ученые собрали микрочастицы с оболочкой в группы и поместили их в еще одну, более толстую «скорлупу» из углерода.

В результате получилась структура, напоминающая гранат. Каждая батарея содержит множество таких «гранатов». «Такая структура обеспечивает свободное протекание электрического тока», - пояснили исследователи.

Кроме того, в ходе экспериментов удалось выяснить, что аккумулятор с «гранатной» структурой обладает более длинным по сравнению с предыдущими аналогичными проектами жизненным циклом: он сохраняет 97% емкости спустя 1 тыс. циклов перезарядки. Это делает элемент пригодным для коммерческой эксплуатации, заявили ученые.

Аккумулятор с "гранатной" структурой: концептуальная иллюстрация

Новая структура помогла решить и еще одну проблему. Во время эксплуатации батареи с кремниевым анодом в результате реакции с электролитом на электроде образуется клейкая субстанция, которая снижает производительность. В «гранатной» структуре площадь соприкосновения частиц с электролитом в 10 раз меньше. Таким образом, субстанции образуется гораздо меньше.

Наночастицы напоминают зерна в гранате: слева - до зарядки, справа - после зарядки

По словам руководителя проекта Йи Куи (Yi Cui), несмотря на значительный прогресс, о выводе новых батарей на коммерческий рынок говорить пока рано, так как необходимо решить еще две важные проблемы. Во-первых, нужно упростить процесс производства описанных анодов. Во-вторых, нужно найти дешевый источник кремниевых наночастиц. Одним из таких источников может быть рисовая шелуха, которая не используется в пищевой промышленности и на 20% состоит из диоксида кремния. По словам Куи, ее достаточно легко превратить в чистые кремниевые наночастицы, пригодные для батарей.

В ноябре прошлого года ученые разработали другой способ продления срока эксплуатации кремниевого аккумулятора, наделив анод способностью к самовосстановлению.

Другие материалы рубрики

Хакеры захватывают ПК, чьи хозяева пользуются чатами Microsoft Teams

Прекращено уголовное дело в отношении владельцев Merlion

Китайский «убийца» Uber бежит из России

Российские пользователи Android оказались под гнетом массовой слежки

Российские разработчики чипов избежали огромных госсанкций за просроченный криптопроект

Крупнейший в мире облачный сервис переходит на самый любимый хакерами язык программирования

MARKET.CNEWS

Выбрать тариф на онлайн-бухгалтерию

От 1 300 руб./месяц

Подобрать тариф на IP-телефонию и виртуальную АТС

От 1 046 руб./месяц

Подобрать тариф на аренду виртуальных рабочих мест

От 1 750 руб./месяц

Подобрать систему электронного документооборота СЭД (ECM)

От 1 360 руб./месяц

Техника

Наука

Обзор: ИТ-тренды 2022

Обзор: ИТ-тренды 2022

Обзор: Средства защиты информации и бизнеса

управляющий директор «Диасофт»

• Главное

• Популярное

• CNews

• Соцсети

• Быстрая подписка на новости
• RSS
• Политика конфиденциальности
• Сообщить об ошибке

Материалы, помеченные знаком ■ опубликованы на коммерческой основе

Все права защищены © 1995 – 2022

Бесплатная подписка на новости CNews

Нажимая кнопку «Подписаться», вы даете свое согласие на обработку и хранение персональных данных.