литий-ионный аккумулятор

Исследователи из Департамента энергетики США работают, чтобы воплотить мечту о легких и емких батареях в жизнь путем разработки литий-ионных аккумуляторов, содержащих материалы на основе кремния. Сегодня наиболее часто используются литий-ионные аккумуляторы на основе графита, но ученые все больше интересуются кремнием, поскольку он может хранить примерно в 10 раз больше лития, чем графит.

Современный литий-ионный аккумулятор представляет собой слой графита, который нанесен на фольгу из меди. Во время зарядки в графите накапливаются ионы лития. Такая конструкция аккумуляторной батареи является на сегодняшний день самой безопасной и долговечной. Анод из чистого металлического лития быстро деградирует: в процессе зарядки на его поверхности со временем появляются так называемые «ветви», которые могут дотянуться до катода, что неизбежно вызывает короткое замыкание. Графитовая «губка» эту проблему решает, но в тоже время энергоёмкость графитового анода в 11 раз ниже.

Электронный микроскоп позволил наблюдать за тем, как при зарядке аккумулятора электрод в нём набухает из-за входящих в него ионов электролита. Коротко напомним азы: заряжая электрический аккумулятор, с помощью разряда тока мы запускаем химическую реакцию, благодаря которой отрицательный электрод насыщается электронами; одновременно в электрод входят положительно заряженные ионы лития или, скажем, натрия; когда аккумулятор подсоединяют к какому-либо устройству, то есть когда образуется возможность для появления электрического тока, электроны покидают электрод — и положительно заряженные ионы тут уже ничто не держит: они отходят к положительно заряженному электроду.