Кремний не треснет: в Подмосковье придумали, как продлить жизнь батарей в четыре раза

Ученые из подмосковного Долгопрудного совершили прорыв в области создания высокоемких литий-ионных батарей. Об этом сообщили в Министерстве инвестиций, промышленности и науки Московской области.

Специалисты Института электродвижения МФТИ экспериментально доказали, что замена сплошной токосъемной подложки на перфорированную медную фольгу позволяет в разы увеличить ресурс аккумуляторов с кремниевым анодом. Исследование опубликовано в авторитетном Journal of Composites Science.

Литий-ионные аккумуляторы сегодня питают все — от смартфонов до электромобилей и беспилотников. Но их емкость почти достигла физического предела. Переход на кремниевый анод сулит десятикратный прирост теоретической емкости, быструю зарядку и устойчивость к холоду. Однако у кремния фатальный недостаток: при циклах заряда-разряда он разбухает в 3–4 раза, затем сжимается, трескается и отслаивается от подложки. Батарея стремительно деградирует.

Команда МФТИ нашла элегантное решение. Вместо того чтобы менять химию, физики изменили геометрию токосъемника. Они применили медную фольгу с аккуратными отверстиями диаметром 250 и 500 микрометров.

Эксперименты дали впечатляющий результат: после 100 циклов заряд-разряд анод на перфорированной подложке сохранил от 60 до 90% исходной емкости — в зависимости от диаметра отверстий. Чем меньше дырки, тем стабильнее работа. Эффект сохранялся даже при четырехкратном увеличении тока разряда.

Критически важно, что технология готова к внедрению прямо сейчас. В опытах использовались только коммерчески доступные материалы и серийное оборудование. Никакого уникального «хайтека» — все уже есть на современных производствах.

«Наша следующая задача — масштабировать этот подход, опробовать его на анодных материалах с еще большим содержанием кремния и изготовить серию высокоемких аккумуляторов с большим циклическим ресурсом на участке экспериментального производства нашего института», — заключил Шахбоз Исокжанов, первый автор публикации, аспирант лаборатории инженерии и технологий химических источников тока МФТИ.

В планах ученых — создание опытной партии батарей нового поколения.

Читайте также:

Вагон не тронется: где отменят электрички и увеличат интервал в Подмосковье

Отставить Арктику: как в Подмосковье будут испытывать ледоколы

От этих блинов за уши не оттянешь: рецепт за копейки, восторг на всю Масленицу