Аккумуляторы со структурой граната

Использования новых материалов при производстве аккумуляторных батарей, конечно же, улучшило их электрические свойства, однако проблема долговечности этих элементов так и осталась нерешенной. Так исследователи из Национальной лаборатории энергетики и Стэндфордского университета решили использовать совершенно новую структуру электродов для аккумуляторных батарей, напоминающую фрукт гранат, чтобы сделать их более легкими и долговечными.

Ранее инженеры и исследователи разных научных лабораторий и некоторых фирм-производителей электроники обнаружили, что если анод в аккумуляторе, который сейчас делают из графита заменить кремниевым – значительно повышается как энергоэффективность так и теоретическая долговечность батареи. Но появляется другая проблема – кремний сам по себе очень хрупкий материал, который может набухнуть, а затем и разрушиться при заряде аккумулятора. Он также «не переносит» воздействия электролита, используемого в современных литий-ионных аккумуляторах.

Команда американских исследователей решила использовать не цельный кремний, а структуру из наночастиц на его основе. А в качестве примера такой структуры выбрали популярный фрукт – гранат. Его зерна расположены очень плотно друг к другу, образуя, по мнению ученых, достаточно прочную и эффективную поверхность. То же самое они воссоздали и в новом аккумуляторе.

Получилась не только более эффективная структура электрода (за счет увеличения общей эффективной площади), но и более стабильная к всевозможным неблагоприятным воздействиям. Дело в том, что структура граната позволяет наночастицам кремния расширятся и сжиматься, не причиняя порчу электроду в целом.

Исследователи говорят, что благодаря новой технологии аккумуляторные батареи будут более мощными, при этом менее габаритные и более легкие. Это очень важно в виду стремительного роста вычислительной возможности новых мобильных устройств, которые неизбежно потребляют значительно больше электроэнергии от аккумулятора. Так к примеру, ремонт мобильных телефонов процентов на 50 – 60 заключается в замене испорченного аккумулятора.

Теперь команде осталось максимально упростить технологию производства новых аккумуляторов, чтобы их себестоимость не перечеркнула полученные результаты в энергоэффективности и продолжительности работы.

Источник информации: Национальная лаборатория энергетики и Стэндфордский университет (www6.slac.stanford.edu/news/2014-02-16-pomegranate-inspired-batteries.aspx)