Искусственная кожа вдохновила ученых на создание самовосстанавливающихся батарей

Две лаборатории Стэнфордского университета (одна по исследованию нового поколения литий-ионных батарей, другая работающая над синтетической кожей человека), объединили усилия и создали новый тип кремниевого анода, который может восстанавливать свои трещины после большого числа циклов зарядки и разрядки аккумулятора.

Кремний считается одним из наиболее перспективных материалов для анода следующего поколения литий-ионных батарей из-за относительно низкой себестоимости, широкого распространения в природе и теоретической гравиметрической емкости в 3,579 мАч/г для сплава Li15Si4 при комнатной температуре – что почти в 10 раз больше, чем у промышленных графитовых анодов.

Но есть у этого материала и существенный недостаток: он любит расширяться в процессе зарядки, вследствие чего растрескивается и в итоге становится бесполезным. Борьбе с этим явлением и посвящена новая разработка.

Изобретение представляет собой эластичный полимер, который покрывает кремниевый электрод (кремниевую подложку с закрепленным на ней массивом субмикронных стержней), связывает его и непрерывно затягивает крошечные трещины, которые появляются по мере накопления циклов зарядки и разрядки аккумулятора. По словам профессора Стэнфордского университета Женана Бао (Zhenan Bao), чья группа работает над созданием эластичной «электронной» кожи для использования в роботах, датчиках, протезах и т.п., электроды с таким покрытием работают в 10 раз дольше, затягивая любые трещины в течение всего нескольких часов.

Созданный совместной группой Женана Бао и доктора Ю Куй (Yi Cui) новый кремниевый анод позволит ускорить коммерческий выпуск литиевых аккумуляторов с высокой энергетической плотностью для электрического транспорта, мобильных телефонов и других устройств. Команде удалось достичь внушительных 100 циклов зарядки/разрядки батареи, использующей новый материал. Начало многообещающее, но до поставленной цели в 500 циклов для смартфонов и 3,000 циклов для электромобилей еще далеко.

Статья с описанием технологии опубликована в журнале Nature.

Надо отметить, что технологии самовосстановления уже нашли практическое применение в покрытии, используемом в современных смартфонах. Ниже вы можете видеть демонстрацию того, как в течение нескольких минут частично затягиваются царапины, сделанные на недавно поступившем в Южной Корее в продажу смартфоне с изогнутым экраном LG G Flex, о котором мы рассказывали в Новостях гаджетов:

SLAC National Accelerator Laboratory, Nature и Forbes по наводке Engadget