Главная проблема современных литий-ионных аккумуляторов в том, что они со временем «изнашиваются». То есть, чем больше циклов заряда-разряда они переживут, тем меньше становится их эффективность или иными словами способность задерживать электроны. Но, похоже, что в ближайшем будущем ситуация в корне изменится, потому что ученые из Стэнфордского университета разработали самовосстанавливающийся аккумулятор.
В течение последних нескольких лет многие ученые работали над увеличением плотности литий-ионных батарей с одновременным снижением их веса. Результаты получались разные. Но одним из неоспоримых достижений стало использование кремния в катоде аккумулятора, что позволило пропускать через него гораздо большее количество электронов. Наполняясь электронами, кремний расширяется вплоть до 300 %, после чего с отходом электронов сжимается обратно. Этот процесс неизбежно приводит к раскалыванию материала.
Самовосстанавливающийся полимер, придуманный Ван Чао из Университета Стэнфорда и Хи Ву из Пекинского университета Цинхуа, на самом деле не останавливает процесс возникновения трещин, а просто мгновенно ремонтирует их. Исследователи специально ослабили несколько атомных связей внутри полимера, чтобы они легко ломались, но в том же время также легко восстанавливались химическим путем.
«Мы обнаружили, что кремниевые электроды в 10 раз эффективнее, когда они покрыты самовосстанавливающимся полимером, который ремонтирует любые трещины в течение нескольких часов.» — говорит профессор Женан Бао из Стэнфорда, чья группа помогала разрабатывать полимер.
В настоящее время электроды, изобретенные в Стэнфорде, поддерживают только 100 циклов зарядки без повреждений кремния. В самое ближайщее время, команда планирует повысить их производительность до 500-3000 циклов.
Поделиться
