Акумулятори для електромобілів на основі нановолокон кремнію можуть перевершити графітові в 10 раз
Команда інженерного коледжу Bourns Каліфорнійського університету винайшла новий акумулятор на основі нановолокон кремнію з вражаючими властивостями – величина його електричного заряду на одиницю маси акумулятора в 10 разів більша, ніж в графіту. Кількість циклів використання акумуляторів збільшена до сотні разів без деградації самого акумулятора.
Акумулятори для розвитку галузі електромобілів мають основне значення, адже вони займають близько половини їх вартості. Велику кількість людей стримує від придбання електромобіля якраз той факт, що після тривалого використання акумулятор деградує і його треба повністю замінювати на новий. А це великі витрати, які нівелюють всю фінансову привабливість новітнього виду транспорту порівняно з автомобілями на традиційному пальному.
Дослідники з Каліфорнійського університету розробили винахід, що дозволив виготовити папероподібний матеріал, який може призвести до появи нового покоління акумуляторів підвищеної ємності. Величина його електричного заряду на одиницю маси акумулятора в 10 разів більша, ніж в графіту. Також вони винайшли метод збільшення кількості циклів використання акумулятора до сотні разів. Цей винахід, в разі його промислового застосування, може бути революційним для виробництва електромобілів та розвитку відновлювальної енергетики.
(a)нановолокна SiO2 після сушіння, (б) SiO2 нановолокна з великим збільшенням.
Технічні характеристики нового акумулятора для електромобілів
Акумулятор складається із папероподібного матеріалу, що виготовлений з кремнію у формі губчастих кремнієвих нановолокон. Як відомо, нановолокном є структура розміру одної мільярдної частин метра, або ж, іншими словами, кожне нановолокно кремнію більш ніж в 100 разів тонше, ніж волосина. Хоча кожне волокно є губкоподібне, у своїй масі разом вони утворюють певну упаковку або свого роду папероподібний матеріал.
Такий “паперовий” кремній може замінити графіт в звичайних літій-іонних акумуляторах. У звичайному акумуляторі, анод покривається матеріалом на основі графіту. На сьогоднішній день дослідники практично досягли межі продуктивності графіту, а тому ведеться розробка більш ефективних матеріалів.
Кремній є хорошим кандидатом на такий матеріал, оскільки, величина його електричного заряду на одиницю маси акумулятора в 10 разів більша, ніж в графіту. Проте, кремній має тенденцію до деградації акумулятора при його розширенні. Команда інженерного коледжу Bourns вирішила цю проблему шляхом циклювання кремнію в масу нановолокна, що дозволяє збільшити кількість циклів використання акумуляторів до сотні разів без деградації самого акумулятора.
