Заряджайте літій-іонні батареї за кілька хвилин за допомогою нового анода кремнієвого

Заряджайте літій-іонні батареї за кілька хвилин
В Ріверсайді співробітники Каліфорнійського університету винайшли новий кремнієвий анод у якого є можливість заряджати літій-іонні батареї в 16 разів швидше, ніж це зараз можливо. Анод складається з тривимірних конічних скупчень вуглецевих нанотрубок, які дозволяють йому тримати на 60 % більше заряду, маючи при цьому вага на 40 % менше, ніж батареї, якими користуються зараз.

    Літій-іонні батареї вважаються найбільш популярними на ринку, тому дослідники намагаються знайти якомога більше способів підвищення їх ефективності. Для цього їм потрібно знайти "ідеальні" електродні матеріали. У комерційних батареях анод проводиться з графітової модифікації вуглецю з ємністю близько 370 маг/г (міліампер-годин на грам). У свою чергу, ємність анода з вуглецевих нанотрубок практично в три рази вищий і становить близько 1000 маг/р. Але при виробництві анодів відмова від вуглецю може бути перспективним, як вважають вчені.

Ємність літій-іонних батареї виготовлених з кремнію становить 4200 ма/р. Це в 10 разів більше, ніж у популярних батареях на сьогоднішній день. Якщо замінити анод в стандартній літій-іонної батареї на кремнієвий анод, то ви отримаєте збільшення ємності комірок батареї на 63% і плюс до цього на 40% знижується вага. Але зробити так, що б кремнієвий анод працював всередині літій-іонної батареї досить таки складно. Кремній при взаємодії з літієм всередині комірки може неодноразово розширюватися до 400 %, а потім звужуватися у свій первісний стан. У наслідку цього відбувається руйнування анода, і часто вихід батареї з ладу.
Не дивлячись на це учені з Каліфорнійського університету розробили новий склад для кремнієвого анода, який запобігає вищесказане проблему. Завдяки всьому цьому є можливість створювати не тільки легкі і ємні батареї, але і заряджати їх в 16 разів швидше.

Чи знаєте ви, що для створення такого анода вчені спочатку брали графенових плівку (яка зазвичай служить токосборником для анодів в комерційних батареях) і вирощували на ній наноскопические зв'язки нанотрубок. Потім вони піддали ці зв'язки впливу індуктивно-зв'язаної плазми, яка перетворила нанотрубки в зв'язки конічної форми. Після цього зварені пучки покрили аморфним кремнієм.
Ученые  считают, что плотная связь между покрытой графеном медной пленкой и углеродными нанотрубками намного  улучшают контакт между активным материалом и токосборником, что дает возможность одновременно передавать тепло и заряд намного быстрее, чем обычно, и соответственно увеличить эффективность.

     Новые литий-ионные батареи с использованием нового анода показали отличную работу, а именно стабильность и скорость при циклах зарядки-разрядки. Аноды смогли достигнуть потрясающего результата в емкости на уровне 1200 мАч/г при 100% заряде 230-разовой перезарядки.  
Коли такі батареї вийдуть у виробництво, вони дозволять заряджати наші смартфони і електромобілі протягом декількох хвилин.