Ученые одной из лабораторий министерства энергетики США придумали, как использовать кремний в анодах привычных нам литий-ионных аккумуляторов, решив проблемы увеличения кремния в размерах при поглощении лития. Статья об открытии опубликована на портале Рhys.org.
Графит, известный любому человеку, хоть раз державшему в руке карандаш, долгое время служил один из основных компонентов современных литий-ионных батарей, но пришло время найти ему замену, решили исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории минэнергетики США. Американские ученые решили использовать вместо графита в анодах литий-ионных батарей кремний, из которого делаются все микросхемы, так как он теоретически может запасать в 10 раз больший заряд, чем графит. Однако кремний слишком хрупок, чтобы выдержать давление, которые будет использовано при производстве анодов литий-ионных аккумуляторов. «Царь электроники» имеет одно неприятное для инженеров свойство – кремний расширяется примерно в 3 раза в момент поглощения лития, что приводит к разрушению анода из-за все той же хрупкости материала.
Выходом стало увеличение прочности кремния, который американские ученые решили совместить с углеродными нанотрубками. Для этого углеродные нанотрубки были покрыты оксидом кремния и нагреваты до кипения в эмульсии воды и масла, после чего с использованием алюминия и еще более высокой температуры из свернувшихся в сферы нанотрубок удаляли кислород, оставляя на их поверхности чистый кремний, имеющий пористую структуру.
В ходе опытов было установлено, что сферы с пористым кремнием, имеющие вида мелкого порошка (диаметр одной сфера около 8 микрометров – примерно размером с эритроцитную клетку) могут поглощать вдвое больше заряда, демонстрируя при этом лишь 20% увеличение в размере. К тому же новый материал оказался устойчив к высокому давлению, которому он будет подвергаться при промышленном изготовлении анодов для батарей. В настоящее время исследователи ищут способы адаптировать технологию к уже имеющимся производственным процессам, чтобы в скором времени пользователи получили аккумуляторы с улучшенными в разы характеристиками.
Ученые одной из лабораторий министерства энергетики США придумали, как использовать кремний в анодах привычных нам литий-ионных аккумуляторов, решив проблемы увеличения кремния в размерах при поглощении лития. Статья об открытии опубликована на портале Рhys.org.
Загрузка ...
