Новая технология увеличит "жизнь" литий-ионной батареи в 10 раз

Новый вариант литий-ионной батареи, использующий кремниевые нанопроводники, способен радикально улучшить эксплуатационные показатели различных мобильных устройств.

Группа ученых из Стэнфордского университета (США) под руководством профессора Джи Куи описала новый способ изготовления анодов для литий-ионных батарей. Литий-ионные батареи в настоящее время - наиболее широко используемый источник питания для бытовой электроники, мобильных устройств и ноутбуков.

Широкое распространение литий-ионных батарей началось в 90-х годах прошлого века после освоения их производства компанией Sony, хотя сами батареи были изобретены еще в 60-х годах в Bell Laboratories, где были разработаны графитовые аноды вместо ранее применяемых анодов из металлического лития.

Нынешний вариант литий-ионных батарей вместо анода из углерода предлагает использовать анод из кремниевых нанопроводников. Емкость обычных литий-ионных батарей определяется количеством ионов лития, накапливаемых материалом анода. Простая замена углерода на кремний не дает заметного выигрыша в емкости, к тому же у кремния есть ряд недостатков - при поглощении ионов лития (в ходе зарядки батареи) кремний заметно набухает, затем при отдаче ионов снова уменьшается в объеме, и этот циклический процесс приводит к быстрой деградации материала анода. Исследования кремния в качестве материала анода начались более 30 лет назад, но лишь сейчас благодаря развитию нанотехнологий удалось найти новый вариант использования кремния.

Анод, разработанный профессором Куи, представляет собой металлическую поверхность, к которой прикреплено множество нанопроводов из кремния - своеобразный лес, в котором каждое из "деревьев" имеет ствол диаметром в несколько нанометров. Благодаря такой структуре поверхности на ней удается осадить в несколько (до 10 раз) больше ионов лития, и, что самое важное, перенос ионов на катод не приводит к деградации материала, как в случае плоской поверхности.

На изобретение американских ученых подана патентная заявка, разработчики надеются на быстрое внедрение своих достижений, поскольку технологии с использованием кремния широко применяются в микроэлектронике. Уже сейчас очевидны многие перспективные применения. Даже то обстоятельство, что ноутбуки будут работать по 20 часов без перезарядки батареи, поражает воображение. Есть планы по использованию новых батарей и в системах преобразования солнечной энергии, а также в качестве аккумуляторов для электромобилей, сообщает пресс-релиз Стэнфордского университета.