Ученые из Института передовых технологий Университета Суррея представили новую архитектуру литий-ионной батареи, которая существенно повышает эффективность электромобилей и открывает новые возможности для хранения энергии.
Об этом сообщает ProIT
Революционный анод из кремний-углеродных нанотрубок
Ключевой инновацией стала разработка анода на основе вертикально интегрированных кремний-углеродных нанотрубок (VISiCNT). Такой подход позволяет сочетать высокую емкость кремния с гибкостью и проводимостью углеродных нанотрубок, выращенных непосредственно на медной фольге. Кремниевая оболочка формирует гибкий каркас, который компенсирует расширение во время зарядки и предотвращает деградацию материала.
Традиционно в литий-ионных батареях используют графит, который обеспечивает стабильную работу, но имеет ограниченную емкость. Кремний, напротив, обладает гораздо большей способностью накапливать энергию, однако его склонность к растрескиванию при расширении сдерживала широкое внедрение в аккумуляторах. Инновационный подход позволяет раскрыть потенциал кремния, не жертвуя долговечностью устройств.
Тестирование и перспективы внедрения технологии
Во время лабораторных испытаний VISiCNT-анод продемонстрировал рекордную емкость – более 3500 мА·ч/г, что почти в десять раз превышает показатели традиционного графита (370 мА·ч/г). Новый анод также обеспечил высокую стабильность работы на сотнях циклов зарядки-разрядки, что критически важно для длительного использования в электромобилях.
“В последнее время наблюдается растущее стремление к инновациям в сфере аккумуляторов, поскольку многие современные технологии ограничены объемом энергии, который могут хранить аккумуляторы. Наша конструкция VISiCNT предлагает практический способ использования огромной емкости кремния для хранения энергии без ущерба для срока службы”, — отмечает автор исследования, доктор Мухаммад Ахмад.
Особую ценность имеет и то, что углеродные нанотрубки выращиваются сразу на медной фольге, которая уже используется в промышленном производстве батарей. Это значительно облегчает интеграцию новой технологии в существующие производственные процессы.
Директор ATI профессор Рави Сильва подчеркивает, что уже сейчас существуют быстрые способы выращивания таких структур и отработанные методы стабилизации кремниевого слоя. Кроме автомобильной индустрии, потенциал технологии велик и для энергетики (аккумуляция энергии в сетях) и микроэлектроники (создание компактных аккумуляторов для миниатюрных устройств).
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Energy Materials.