Вчені з Інституту передових технологій Університету Суррея представили нову архітектуру літій-іонної батареї, яка суттєво підвищує ефективність електромобілів та відкриває нові можливості для зберігання енергії.
Про це розповідає ProIT
Революційний анод із кремній-вуглецевих нанотрубок
Ключовою інновацією стала розробка анода на основі вертикально інтегрованих кремній-вуглецевих нанотрубок (VISiCNT). Такий підхід дозволяє поєднати високу місткість кремнію з гнучкістю та провідністю вуглецевих нанотрубок, вирощених безпосередньо на мідній фользі. Кремнієве покриття формує гнучкий каркас, який компенсує розширення під час заряджання та запобігає деградації матеріалу.
Традиційно у літій-іонних батареях використовують графіт, який забезпечує стабільну роботу, але має обмежену місткість. Кремній, навпаки, має набагато більшу здатність накопичувати енергію, однак його схильність до розтріскування при розширенні стримувала широке впровадження в акумуляторах. Інноваційний підхід дозволяє розкрити потенціал кремнію, не жертвуючи довговічністю пристроїв.
Тестування та перспективи впровадження технології
Під час лабораторних випробувань VISiCNT-анод продемонстрував рекордну місткість – понад 3500 мА·год/г, що майже в десятеро перевищує показники традиційного графіту (370 мА·год/г). Новий анод також забезпечив високу стабільність роботи на сотнях циклів заряджання-розряджання, що критично важливо для тривалого використання в електромобілях.
“Останнім часом спостерігається зростаюче прагнення до інновацій у сфері акумуляторів, оскільки багато сучасних технологій обмежені обсягом енергії, який можуть зберігати акумулятори. Наша конструкція VISiCNT пропонує практичний спосіб використання величезної місткості кремнію для зберігання енергії без шкоди для терміну служби”, — зазначає автор дослідження, доктор Мухаммад Ахмад.
Особливу цінність має й те, що вуглецеві нанотрубки вирощуються одразу на мідній фользі, яка вже використовується у промисловому виробництві батарей. Це значно полегшує інтеграцію нової технології у наявні виробничі процеси.
Директор ATI професор Раві Сільва підкреслює, що вже зараз існують швидкі способи вирощування таких структур і відпрацьовані методи стабілізації кремнієвого шару. Окрім автомобільної індустрії, потенціал технології великий і для енергетики (акумуляція енергії в мережах) та мікроелектроніки (створення компактних акумуляторів для мініатюрних пристроїв).
Результати дослідження оприлюднені у журналі ACS Applied Energy Materials.