Вернуться в раздел Познавательный блог

Аккумуляторы из кремния увеличат производительность в 10 раз

Наверное любой из читателей нашего блога знает, что аккумулятор нового поколения находится только на бумаге. Невзирая на грандиозные стремления разработчиков, увеличить характеристики нынешних батарей практически приостановили свой качественный рост. И к сожалению заряжать свои устройства от розетки приходится всё чаще. Выходом может поспособствовать новая разработка ученых с кремниевым анодом. В качестве электролита станет употребляться всё тот же хорошо известный литий-ионный накопитель, однако кремниевая основа многообещающих анодов обещает быть лучше и полнее с ним взаимодействовать. В перспективе ёмкости аккумуляторов с кремниевыми анодами имеют все шансы оказаться в 10 раз выше, нежели у передовых аккумуляторов.

Исследованием кремниевых анодов уже много лет занимаются группы исследователей из Института Стэнфорда и SLAC National Accelerator Laboratory. Новое заявление на сайте SLAC даёт понять, что уже придуман и проверен метод получения стабильных к разрушению кремниевых анодов. Все дело в том, что в процессе заряда частички кремния в составе анода растут в объемах до 3-х раз. Это приводит к скорому разрушению частиц на наиболее маленькие доли, что усугубляет характеристики батарей. Также частицы анода от взаимодействия с электролитом покрываются тонкой плёнкой вещества, что еще больше усугубляет их свойства, так как проводимость в данном случае снижается. Не так давно эта группа ученых предложила делать аноды в виде граната, в котором семена-частицы разделены кожицей. Предложенный способ инкапсулирования частиц кремния как раз отвечает этой разработке.

JsMvhhGLwx8Большие частицы кремния — до 3-х микрон — содержатся в оболочке из никеля. Затем на никеле, который выступает в роли катализатора, вокруг частицы выращивается графеновая обшивка. После чего начинается процесс травления в кислоте, вымывающий никель. В итоге мы получаем комплект тесно связанных графеновых оболочек, внутри которых «болтается» частица из кремния.

Графеновые оболочки частично эластичные, однако никак не теряют главную форму, поэтому конструкция анода фактически неизменна, хотя имеет возможность незначительно «дышать». Частицы кремния в процессе заряда раздуваются до конкретного объема и в случае разрушения всё одинаково остаются внутри оболочки. Обволакивания их электролитом в данном случае никак не происходит. Имеется ввиду, что батарея с таким анодом имеет возможность выдержать наибольшее количество циклов ряда и заряда.

В ниже закрепленных изображениях вы имеете возможность наблюдать поведение частицы кремния в оболочке в процессе заряда. Пока это единичные вкрапления. На данном этапе исследователи намереваются сформировать технологию, которая может дать возможность издавать кремний в оболочке в достаточной для изготовления анодов численности.

Return to Top ▲Return to Top ▲