Нова технология десетократно увеличава капацитета на литий-йонните акумулаторни батерии

Един от начините за увеличаване производителността на съвременните литиево-йонни батерии е използването на силиций, който може десеторно да повиши техния капацитет. Японски учени представиха нова технология, която повишава капацитета на литий-йонните батерии, без да намалява тяхната дълготрайност, както бе досега.

Съвременните литиевойонни батерии са съставени от два електрода и течен електролит, който прехвърля йоните на лития между тях. Анодът обикновено е направен от графит, който се използва и в много други видове батерии. Но японските специалисти откриха огромен потенциал при използването на друго вещество.

"На графитния анод са необходими шест въглеродни атома, за да се съхрани един литиев йон. Това е и причината плътността на енергията на тези захранващи елементи да е твърде ниска" - заяви Марта Харо, ръководител на това изследване.

Ако вместо графит се използва силиций, плътността на енергията значително ще се повиши, понеже всеки атом на силиция може да се съединява с четири йони на лития. Предишните опити за създаване на подобна батерия не бяха особено успешни, понеже силицият е твърде крехък и се натрошава от непрекъснатите цикли от зареждане и разреждане на батерията.

"Силициевите аноди могат да акумулират 10 пъти повече заряд при един и същ обем, в сравнение с графитните" - каза още Харо. "Проблемът е в това, че когато йоните на лития се движат към анода, изменението на размера на анода е толкова голямо, че електродът се напуква и се натрошава".

Японските учени са решили този проблем чрез използването на няколко слоя силиций с различна дебелина. По този начин се образуват арки във вид на преобърнати конуси. Те плътно прилепват една към друга и образуват много здрави структури.

Направените тестове показаха, че с помощта на тези структури с нанометрови размери, капацитетът на литиево-йонните акумулаторни батерии значително се повишава, като едновременно с това тяхната дълготрайност остава на същото ниво.