Электромобили будущего смогут проезжать 1 000 км на одной зарядке благодаря уникальному гелю

Исследователи нашли способ включить кремний в батареи, нейтрализовав его тенденцию к расширению.

Новый прорыв в технологии аккумуляторов обеспечит запас хода электромобилей на 1 000 км. Ученые использовали крошечные частицы кремния и электролит на основе геля, чтобы задействовать высокую зарядную емкость этих анодов в литий-ионных батареях.

Зарядка работает в обратном порядке: положительные ионы лития возвращаются к аноду, а электроны — по цепи к клемме, когда она получает положительный заряд. Когда ионы больше не могут поступать в узел (теперь технически это катод), батарея считается полностью заряженной.

Кремний и раньше изучали в качестве кандидата на роль анода в литий-ионных батареях, поскольку он может удерживать в 10 раз больше ионов лития по сравнению с эквивалентными графитовыми анодами, которые используются в большинстве аккумуляторов такого типа. Но при получении заряда она расширяется в три раза, что может повредить батарею. Кремний нанометрового масштаба может решить проблему, но такая система требует сложного и дорогостоящего производственного процесса.

Однако в новом исследовании ученые выбрали частицы кремния микрометрового размера, связанные с эластичным гелевым электролитом. Он рассеивает внутреннее напряжение, вызванное расширяющимся кремниевым анодом. Это предотвращает деградацию батареи без ущерба для проводимости.

Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Science.