Ученые из Стэнфордского лаборатории и университета SLAC National Accelerator при Министерстве энергетики США смогли решить проблему стремительной деградации анодов из кремния -перспективного материала, разрешающего хранить в батарее на порядок больше заряда если сравнивать с графитовым анодом.

Исследователи уже давно пробуют создать надежный кремниевый электрод с долгим сроком действия. На протяжении зарядки и разрядки кремниевый анод расширяется и сужается, а из-за собственной хрупкости, на протяжении регулярной деформации скоро трескается и разламывается.

Дабы решить проблему, ученые внесли предложение создать анод из так малых частиц кремния, дабы им уже не на что было разламываться. Помимо этого, они поместили эти наночастицы в углеродную оболочку большего размера в сравнении с самой частицей, так предоставив им пространство для расширения, происходящее на протяжении зарядки.

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

В следствии оказалась структура, напоминающая гранат. Любая батарея содержит множество таких «гранатов». «Такая структура снабжает свободное протекание электрического тока», — пояснили исследователи.

Помимо этого, на протяжении опытов удалось узнать, что аккумулятор с «гранатной» структурой владеет более долгим если сравнивать с прошлыми подобными 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. На протяжении эксплуатации батареи с кремниевым анодом в следствии реакции с электролитом на электроде образуется клейкая субстанция, которая снижает производительность. В «гранатной» структуре площадь соприкосновения частиц с электролитом на порядок меньше.

Так, субстанции образуется значительно меньше.

Наночастицы напоминают зерна в гранате: слева — до зарядки, справа — по окончании зарядки

По словам начальника проекта Йи Куи (Yi Cui), не обращая внимания на большой прогресс, о выводе новых батарей на коммерческий рынок сказать до тех пор пока рано, поскольку нужно решить еще две ответственные неприятности. Во-первых, необходимо упростить процесс производства обрисованных анодов. Во-вторых, необходимо отыскать недорогой источник кремниевых наночастиц.

Одним из таких источников возможно рисовая шелуха, которая не употребляется в пищевой индустрии и на 20% складывается из диоксида кремния. По словам Куи, ее достаточно легко перевоплотить в чистые кремниевые наночастицы, пригодные для батарей.

В ноябре прошлого года ученые создали второй метод продления срока эксплуатации кремниевого аккумулятора, наделив анод свойством к самовосстановлению.

Увлекательные записи:

• Разработана технология мгновенной зарядки аккумуляторов
• Разработан новый стандарт usb с симметричным кабелем и разъемом
• Разработчики не верят в android-планшеты

Как измерить емкость аккумулятора li ion 18650?