Новости перспективных технологий

Кремниевые «яблоки» на углеродных «ветвях» увеличат емкость батарей в 5 раз

Фото с сайта www.3dnews.ru

Основное направление увеличения емкости литий-ионных аккумуляторов – повышение эффективной площади поверхности электродов. Группа исследователей из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) под руководством Глеба Юшина предложила изготавливать электроды из нанокомпозитных кремний-углеродных материалов. Современные аноды литий-ионных батарей изготавливают из графита. Для повышения активной площади электрод «спекают» из частиц размером 15-20 микрон.

Использование кремния вместо углерода теоретически может увеличить емкость литий-ионных батарей в 10 раз за счет способности кремния более эффективно «впитывать» ионы лития. Однако простая замена частиц графита на кремний мало что дает – анод разрушается после нескольких циклов заряда-разряда. Панацею нашли в создании нанопроводников из углерода, покрытых кремнием. Команда Юшина разработала технологию изготовления аналогичных композитных анодов древовидной структуры. Исследователи применили метод bottom-up, при котором синтез наноструктур происходит в результате самоорганизации атомов и молекул вещества. В начале при высокой температуре формируется сферическая структура из углеродных нанотрубок напоминающая ветви дерева. Затем, методом осаждения из паров на «ветвях» образуются наночастицы кремния размером менее 30 нм в диаметре – своеобразные «яблоки» на ветках.

В результате получаются довольно прочные сферические частицы размерами от 10 до 30 микрон из которых и формируют анод для батареи.

Размеры частиц полученного нанокомпозита и его свойства позволяют использовать уже существующий техпроцесс для изготовления анодов без каких либо доработок. Как заявляют исследователи, такие аноды пятикратно увеличивают емкость литий-ионных аккумуляторов. Кроме этого, относительно большой размер «шариков» снимает проблему вредных факторов при работе с наноматериалами.

Информация с сайта www.3dnews.ru со ссылкой на www.gatech.edu.

Автор оригинального текста: Алексей Гаранжа.