Скорость зарядки литий-ионных батарей в скором времени существенно вырастет

Литий-ионные батареи получили самое широкое распространение ввиду своего соотношения емкость\масса, у таких аккумуляторов оно является лучшим уже достаточно долгое время. Емкость аккумуляторов практически доведена до предела при помощи конструкторских хитростей, а вот заряжаются батареи ровно столько же, сколько во времена своего появления. Чтобы улучшить такую характеристику, как скорость заряда, научные работники Риверсайдского Калифорнийского университета проводили эксперименты по использованию новых материалов для изготовления аккумуляторных электродов.

В конце концов выбор пал на кремний - именно его использование в качестве материала для изготовления анода позволило увеличить скорость заряда батареи почти в 16 раз. Не обошлось без применения нанотехнологий. Кремний в аноде служит основой для миллионов углеродных нанотрубок, которые являются суперпроводниками. Трубки имеют коническую форму и помимо скорости перезарядки увеличивают емкость аккумулятора больше чем на половину. Это позволяет сделать аккумулятор меньше и на 40% легче при той же емкости. В традиционных батареях анод выполнен из графита, который также состоит из углерода как и нанотрубки, но имеет менее эффективную структуру.

Читать так же: История обуви: от первобытности до современности

Кремний мог бы запросто вытеснить графит из производства литий-ионных батарей, потому как с кремниевым анодом, аккумулятор не нуждается в большом количестве лития, а ведь литий это очень редкий и дорогой металл. Казалось бы, выбор очевиден, но использование кремния связано с рядом серьезных трудностей. Основная проблема заключается в том, что кремний при взаимодействии с литием начинает многократно расширяться вплоть до 400%, а при отсутствии нагрузки на батарею сжимается до прежних размеров. Естественно, это неизбежно разрушит анод.

Но ученые из того же университета в Риверсайде смогли разработать принципиально новое строение анода для новой батареи. Теперь проблема разрушения успешно разрешена, благодаря использованию графеновой пленки, на которой выращивается колония нанотубок. После придания трубкам конической формы они покрываются слоем кремния.

Литий-ионные батареи с новой конструкцией анода демонстрируют стабильную работу и высокую скорость зарядки даже после множества циклов полного разряда. Стопроцентная емкость батареи сохраняется на протяжении первых 230 циклов.

Массовое производство таких батарей помогло бы не только владельцам смартфонов и планшетов, а еще и подтолкнуло бы развитие электромобилей и их повсеместное внедрение. Ведь главный недостаток, из-за которого люди не хотят пересаживаться на электромобиль - это очень долгая зарядка.

Тутси

Упоминание кремния наводит меня на мысль о взрывоопасности таких батарей. Как бы при перегреве не получить вместо зарядки выход батареи из строя. С другой стороны, очень нужна технология быстрой подзарядки, желательно, чтобы минут за 10 можно было тот же смартфон зарядить так, чтобы он хотя бы часов 12 держал заряд. Изобретение такой батареи улучшит людской быт, но снизит продажи батарей, ведь их уже не понадобится так много.

7 августа 2014 19:28

Комментировать

Lisava

Вот и у меня первая мысль была про опасность. При слове кремний сразу возникает образ искры. Возможно, учёным удалось решить эту проблему.
А насчёт снижения продаж батарей - думаю, батареи будут отличаться от имеющихся сейчас, и, возможно, цена на них будет другая. Так что, доход от продаж не изменится

4 февраля 2015 08:31