Рост автономности гаджетов становится реальнее, так как учёные решили одну из проблем аккумуляторов. В этот раз на помощь пришёл кремний — при использовании в батареях этот материал в пять раз обходит литиевые аккумуляторы по ёмкости, но расширяется на 400% и приходит в негодность. Исследователи добавили блоки молекул в кремниевые батареи, чтобы удерживать вещество на месте, — сообщает журнал Science. Тесты показывают возросшую на 98% эффективность после сотен циклов перезарядки, а по времени автономной работы такие аккумуляторы сравнялись с графеновыми.
Соавтор работы Вук Чой из Корейского института передовых технологий описал принцип работы новых батарей. Напомним, что аккумуляторы состоят из двух частей — литиевый катод удерживает позитивно заряженные частицы, а анод содержит ионы с негативным зарядом. Во время зарядки ионы лития двигаются от катода к аноду, а во время использования аккумулятора — наоборот.
Производители батарей делают аноды из графита. Тем не менее эксперименты доказывают большую эффективность кремния в этой роли. Учёные пытались найти полимер, который держал бы состав кремниевого анода на месте, но все «кандидаты» не справлялись с задачей. Теперь корейские исследователи применили полиротаксан — вещество состоит из подвижных колец, которые отличаются достаточной эластичностью и твёрдостью. Барьер силой удерживает кремний и не позволяет материалу излишне расширяться во время зарядки.
Разработка решит проблемы с батареями в электрокарах, где необходимо долго хранить большие объёмы энергии. Вук Чой упомянул и другие применения технологии.
«Электромобили могут стать большой областью применения, но проект поможет и в других сферах, где нужны ёмкие аккумуляторы. Просто представьте смартфон, который работает от батареи три дня вместо одного», — сообщает автор работы.
Независимые эксперты заявляют, что сложная конструкция дорого стоит, поэтому разработка может столкнуться с трудностями при выходе на рынок. Между тем авторы проекта уже заключили соглашение с крупным поставщиком аккумуляторов, имя которого не разглашается, — по заявлениям учёных, благодаря такому сотрудничеству батареи будущего поступят в продажу гораздо быстрее.
Источник.
