Канадские химики создали литий-ионные аккумуляторы нового поколения на основе кремния. Они вычислили оптимальный размер наночастиц, которые не ломаются при зарядке/разрядке аккумулятора. И устранили, таким образом, главное препятствие к их созданию.
Кремний ученые выбрали в качестве строительного материала для создания емких батарей по двум причина. Во-первых из-за того, что это дешевый и широко доступный материал. Во-вторых потому, что может абсорбировать намного больше лития, чем графит, который используют в производстве литий-ионных аккумуляторов сейчас.
Проблема заключается в том, что после многократной зарядки/разрядки батареи кремний начинает трескаться: этот материал расширяется и сокращается, впитывая и высвобождая ионы лития.
Исследование канадских физиков показало, что если придать кремнию форму наночастиц, трубок или проволоки, это предотвратит разрушение. Ученые вычислили, каким должен быть размер этих структур, чтобы по максимуму использовать преимущества кремния и свести на нет его недостатки.
Они изучили кремниевые наночастицы четырех типов размеров, равномерно распределенные в высокопроводящем графеновом аэрогеле, созданном из углерода с порами наноразмера для компенсации низкой проводимости кремния. Команда обнаружила, что самые маленькие частицы — диаметром три миллиардных метра — показывают наилучшую стабильность после многочисленных циклов зарядки/разрядки.
С помощью таких наночастиц можно будет изготовить батареи такого же размера, как у Tesla, но способные проехать в десять раз больше, или сделать их в десять раз легче, говорят ученые.
