Кремний спасет литий-ионные аккумуляторы

В попытках преодолеть указанные трудности исследователи давно обратили свое внимание на кремний – материал, который позволяет улучшить характеристики аккумуляторных батарей. Но здесь перед инженерами встает новая задача, а именно, значительный объемный рост анода в случае миграции ионов к нему, а также быстрая потеря заряда, что не позволяло создавать устройства, удовлетворяющие современным требованиям, предъявляемым к аккумуляторным батареям.

Как оказалось, проблема имеет свое решение, и весьма изящное – исследователи Стэнфордского Университета показали, что от указанных недостатков можно избавиться путем формирования наноструктур, состоящих из кремниевых нитей, центр которых изготовлен из кристаллического кремния, а внешняя оболочка – из аморфного кремния. Если бы бы учёные читали сонник, то наверняка проблемы удалось бы избежать. Именно аморфный кремний в данном случае отвечает за хранение заряда (ионов лития), тогда как кристаллический кремний является каркасом подобной структуры и эффективным проводником электронов.

Сегодня подобные структуры широко используются в микроэлектронных устройствах, например, в солнечных батареях, а вот свое применение в аккумуляторах аморфный кремний нашел впервые. Тем не менее, перспективы у такого подхода весьма оптимистичные: емкость устройств, по сравнению с углеродным анодом, может быть повышена сразу втрое; деградация аккумуляторов также более чем приемлема – после сотни циклов заряда емкость батареи снижается лишь на 10%. Еще одним существенным плюсом должна стать высочайшая скорость процесса заряда аккумуляторов – на полное восстановление батареи будет уходить всего лишь семь минут.

Таким образом, найдено направление дальнейшей модернизации литий-ионных аккумуляторов, но сможет ли достижение сотрудников Стэнфордского Университета найти дорогу на мировой рынок – пока сказать практически невозможно. Многое будет зависеть от разработки технологии изготовления аккумуляторов нового поколения, скорости миграции на нее ведущих производителей, а также, стоимости подобного апгрейда. Впрочем, разработчики топливных элементов еще более оптимистичны в своих заявлениях, а прихода подобных устройств на рынок общественность ожидает уже не один год.