Ученые "выращивают" батарейку-долгожительницу

Литий-ионные аккумуляторы – самый распространенный тип батареек, который можно встретить практически во всех портативных устройствах. И это, несмотря на несколько серьезных недостатков – перегрев, опасность взрыва при перезарядке, невысокая емкость и постепенная потеря емкости от эффекта старения. Ученые из Стэнфордского университета уверены, что исправить эти недочеты можно с помощью нанотехнологий.

Появление электрического транспорта остро подняло вопрос о выборе аккумулятора, способного долго и без потерь хранить заряд. Большинство разработчиков склоняется к использованию традиционных литий-ионных элементов, производство которых хорошо налажено. Однако в их конструкцию необходимо внести ряд изменений.

Решение предложил профессор физики Ю Сюи из Стэнфордского университета. Он разработал новый вид электродов для батареи, использовав вместо традиционного графита углеродные нанотрубки, нанесенные на кремниевую подложку.

Читайте также "Нанотрубки растут ускоренно и прагматично"

С помощью этого улучшения аккумулятор сможет сохранять в шесть раз больше электроэнергии, а, значит, электрокар сможет пройти большее расстояние на одной зарядке.

В заряженной батарее ионы лития перемещаются от положительного катода к отрицательному аноду. При этом, если делать электроды из чистого кремния, то эффективность заряда многократно возрастает – кремний способен удержать в десять раз больше ионов, чем графит.

Но кремний очень своеобразный материал. По мере поглощения электрического заряда он увеличивается в размере примерно в четыре раза.

Ученые
Ученые "выращивают" батарейку-долгожительницу
Его хрупкая структура не способна выдержать такие перепады, и после нескольких циклов зарядки электроды просто разрушаются.

Профессор Сюи и его ученики попробовали укрепить аморфный кремний при помощи покрытия из углеродных нанотрубок. Оказалось, что крошечные проволочки позволяют электроду постоянно сохранять свою изначальную форму, а также существенно улучшают токоприемные качества кремния.

Проведенные испытания показали, что новый вид батареи выдерживает до пятидесяти циклов зарядки без потери эффективности. В процессе работы углеродные нанотрубки постепенно поглощают некоторое количество ионов лития, и после того, как электрод "примет" около 10 процентов ионов, эффективность аккумулятора начинает падать.

При этом ученые отметили, что речь идет исключительно о потерях электролита. Сами электроды практически не изнашиваются.

Ранее той же научной группе удалось создать литий-ионную батарею с электродами из кремниевых нанотрубок без малейших примесей. Эта разработка имела емкость в три раза выше, чем у традиционных аккумуляторов, однако выдерживала всего двадцать циклов зарядки, после чего кремний начинал разрушаться.

Новая же батареи оказалось более эффективной, а, кроме того, ее производство нетрудно наладить в кратчайшие сроки. «Выращивание углеродных нанотрубок может осуществляться в огромных количествах – по несколько тонн в день, - говорит профессор Сюи. – Для этого не требуется никаких специальных условий вроде высокой температуры или избыточного давления. А если производить нанотрубки сразу на кремниевой подложке, то себестоимость процесса сократится на порядок».

Новый тип батареи может быть использован во всех областях, где уже применяются литий-ионовые аккумуляторы. При этом новинка будет обладать всеми достоинствами предшественницы, но лишена всех ее недостатков.

Читайте также на "Правде.Ру"

Встройте "Правду.Ру" в свой информационный поток, если хотите получать оперативные комментарии и новости:

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Добавьте "Правду.Ру" в свои источники в Яндекс.Новости

Также будем рады вам в наших сообществах во ВКонтакте, Фейсбуке, Твиттере, Одноклассниках, Google+...

Комментарии
Зачем Бог сотворил мир
В Испании построили подлодку, которая никуда не помещается
За что арестовали Марию Бутину и что с ней сделают
Минтруд надеется на резкое сокращение числа пенсионеров в России
Зачем Бог сотворил мир
"Северному потоку-2" дышит в спину западный конкурент
Украинцы боятся выходить из дома и готовятся к бойне
Россию захлестнут протесты: народ восстает против пенсионной реформы
Российская либеральная оппозиция прокляла "предателя" Трампа
Все реакции: Трампа хотят уничтожить за сговор с Путиным
Мэй "прогнулась" по российскому вопросу
Мэй "прогнулась" по российскому вопросу
Мэй "прогнулась" по российскому вопросу
Мэй "прогнулась" по российскому вопросу
Мэй "прогнулась" по российскому вопросу
Муж научил собаку воровать деньги у жены
Белорусы объявили "палачом" Александра Суворова
Украина потребовала от Трампа покаяться за встречу с Путиным
Меланью Трамп перемкнуло от рукопожатия Путина
Меланью Трамп перемкнуло от рукопожатия Путина
Трамп объяснил, почему не считает Россию даже соперником