Несколько лет исследователи работают над созданием литий-ионных аккумуляторов с кремниевыми анодами, которые смогут хранить в 10 раз больший объем энергии, нежели современные аналоги. Это позволит сделать высокопроизводительные батареи более компактными и легкими. Однако кремниевые частицы в процессе зарядки увеличиваются в размере и разрушаются, кроме того, контакт с электролитом истощает их производительность. Ученые Stanford University и SLAC National Accelerator Laboratory смогли решить эту проблему, «посадив» кремниевые аноды в клетки из графена, который является не только самым тонким и прочным материалом из существующих, но и отличным проводником. Исследователи разработали трехэтапную технологию заключения кремния в оболочку из графена: вместительную для того, чтобы кремний мог расширяться, но и достаточно прочную, чтобы предупредить его разрушение. Благодаря этому кремниевые аноды могут сохранять высокую мощность. Также графеновая клетка блокирует разрушительные химические реакции при контакте с электролитом. Сначала ученые покрыли кремниевые частицы никелем, добившись необходимой толщины покрытия. После этого поверх никеля были выращены слои графена – никель в этом случае выступал в качестве катализатора роста графена. Во время последнего этапа никель был вытравлен из клетки, оставив достаточное пространство для расширения кремниевых частиц. «Во время тестирования графеновые клетки показали улучшенную электропроводность частиц и обеспечили высокую емкость заряда, химическую стабильность и эффективность, — сказал руководитель исследования Yi Cui. – Наша технология может использоваться и для других электродных материалов, что делает реальным создание недорогих аккумуляторов с высокой плотностью энергии». Сейчас ученые работают над созданием первого прототипа промышленной батареи с кремниевыми анодами.Еще один аккумулятор нового поколения разрабатывается сотрудниками MIT и Samsung. Новинка отличается от аналогов использованием твердого электролита. Кремниевые аноды в оболочке из графена станут основой высокопроизводительных аккумуляторов - фото 1