Нанокомпозиты увеличат емкость батарей в 10 раз

Команда ученых во главе со специалистами из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории обнаружила новый тип кремний-углеродных нанокомпозитов, из которых можно изготовить электроды, повышающие емкость современных аккумуляторов в 10 раз.

Новый электрод позволяет минимум в 5 раз увеличить электрическую мощность батарей и создавать более надежные и дешевые аккумуляторы, которые так нужны современной технике.

Как материал для изготовления аккумуляторов кремний имеет свои преимущества и недостатки. Он может хранить большой заряд, но при зарядке «разбухает» и увеличивается в 3 раза по сравнению со своим обычным состоянием. В результате, если плотно упаковать кремниевые электроды, это расширение может вызвать взрыв батареи.

Новый кремний-углеродный нанокомпозит кардинально улучшит параметры аккумуляторов. На фото слева разряженный электрод, справа – заряженный. Хорошо видно, как кремний меняется в объеме

Ученые решили создать наноразмерные композитные электроды, состоящие из кремния и углерода. Сочетание высокой проводимости углерода и большой емкости кремния позволяют сделать идеальный аккумулятор: емкий и с большой силой тока.

В лаборатории новые электроды демонстрируют уникальные достоинства: сохранение характеристик батареи после 100 циклов заряд/разряд и емкость около 1000 миллиампер-часов на грамм материала – это в 5-10 раз больше емкости обычных электродов литий-ионных аккумуляторов. Более того, благодаря углеродным нановолокнам скорость зарядки нового аккумулятора в 60 раз выше, чем у аккумуляторов с электродами из чистого кремния.

Как и ожидалось, при зарядке нового аккумулятора на основе кремний-углеродного нанокомпозита слой кремния равномерно увеличился в объеме на 300%, благодаря чему повышается эффективность и долговечность батареи.

В дальнейшем ученые планируют определить оптимальную толщину слоя кремния композитного электрода и создать прототип нового дешевого аккумулятора с большой емкостью и продолжительным сроком службы.

Читайте на CNews
Как земляне полетят на Марс. Идеи, сроки, технологии
В ЦАГИ разработают сверхзвуковой "бизнес-джет"
Микроволновки и утюги - шпионы. Признание главы ЦРУ