Фольга с отверстиями продлила работу батареек в четыре раза
Ученые Института электродвижения МФТИ нашли простой и технологичный способ в разы продлить работу высокоемких литий-ионных аккумуляторов с кремниевым анодом – вместо сплошной металлической подложки использовать медную фольгу с отверстиями. Работа позволит сильно удешевить и масштабировать производство компактных и энергоемких батарей. Исследование опубликовано в Journal of Composites Science.
Электромобили, дроны, портативная электроника – работу всех этих устройств обеспечивают литий-ионные аккумуляторы. Их емкость уже достигает теоретического предела, а потребность в энергии только растет.
Выйти за этот предел вполне реально, если заменить традиционный графитовый анод на кремниевый. Его теоретическая емкость почти в десять раз выше, он быстро заряжается, работает при низких температурах и позволяет создавать тонкие и компактные устройства. Но его применение ограничено из-за быстрой деградации в процессе зарядки и разрядки. Когда частицы кремния поглощают и отдают ионы лития, анод сильно разбухает, увеличивается в объеме в три-четыре раза, а затем сжимается. Это быстро приводит к появлению трещин и отслаиванию, и аккумулятор выходит из строя.
Решение нашли ученые МФТИ: они поменяли не состав анода, а конструкцию его токосъемной подложки. Вместо сплошного металла они использовали перфорированную медную фольгу с отверстиями диаметром 250 и 500 микрометров.