Луч­шие ак­ку­му­ля­то­ры

Ekspert - - НАУК А И ТЕХНОЛОГИИ - ■ Ирик Има­мут­ди­нов

Wall Street Journal опуб­ли­ко­вал рей­тинг луч­ших раз­ра­бо­ток ли­ти­е­во-ион­ных ак­ку­му­ля­то­ров, ко­то­рым (или, ско­рее, од­ной из ко­то­рых) пред­сто­ит со­вер­шить ре­во­лю­цию в об­ла­сти ис­точ­ни­ков то­ка. При успеш­ном раз­ви­тии дел, на­де­ют­ся ана­ли­ти­ки вли­я­тель­ной аме­ри­кан­ской де­ло­вой га­зе­ты, уже в сред­не­сроч­ной пер­спек­ти­ве по­явят­ся ак­ку­му­ля­то­ры, бла­го­да­ря ко­то­рым элек­тро­мо­би­ли смо­гут про­ез­жать боль­ше 800 км на од­ной под­за­ряд­ке, но­ут­бу­ки — ра­бо­тать сут­ка­ми, а до­маш­ние хо­зяй­ства — эф­фек­тив­но и от­но­си­тель­но де­ше­во со­хра­нять элек­тро­энер­гию от та­ких ка­приз­ных ис­точ­ни­ков, как солн­це и ве­тер. Воз­глав­ля­ют рей­тинг две раз­ра­бот­ки ба­та­рей, в ко­то­рых вме- сто гра­фи­то­вых ано­дов ис­поль­зу­ют­ся крем­ни­е­вые на­но­про­во­да.

Ис­сле­до­ва­ния по этим на­прав­ле­ни­ям бы­ли на­ча­ты еще несколь­ко лет на­зад и вско­ре, по уве­ре­нию раз­ра­бот­чи­ков пер­вой тех­но­ло­гии уче­ных из Юж­но-Ка­ли­фор­ний­ско­го уни­вер­си­те­та, бу­дет со­здан ком­мер­че­ский ис­точ­ник с ем­ко­стью ба­та­рей втрое боль­ше обыч­ной и вре­ме­нем за­ряд­ки все­го 10 ми­нут. Как из­вест­но, в ли­ти­е­вом ак­ку­му­ля­то­ре за­ряд пе­ре­да­ет­ся за счет пе­ре­но­са ио­нов ли­тия от гра­фи­то­во­го ано­да к ка­то­ду. Раз­ра­бот­чи­ки дав­но ду­ма­ли ис­поль­зо­вать для ак­ку­му­ля­тор­но­го ано­да крем­ний, спо­соб­ный за­па­сать за­ряд зна­чи­тель­но боль­ший, чем дру­гие ма­те­ри­а­лы. Тео­ре­ти­че­ски пред­ска­зан­ный мак­си­мум ем­ко­сти крем­ни­е­во­го ак­ку­му­ля­то­ра, к при­ме- ру, в 10 раз боль­ше гра­фи­то­во­го за счет вме­ще­ния крем­ни­ем боль­ше­го ко­ли­че­ства ли­ти­е­вых ио­нов: с каж­дым из атомов крем­ния свя­зы­ва­ет­ся до че­ты­рех ио­нов ли­тия, в то вре­мя как для связ­ки од­но­го ато­ма ли­тия тре­бу­ет­ся шесть атомов уг­ле­ро­да.

Ис­поль­зо­вать крем­ний дол­гое вре­мя не по­лу­ча­лось: во вре­мя пе­ре­за­ряд­ки в ре­зуль­та­те рас­ши­ре­ния и сжа­тия анод, из­го­тов­лен­ный из тон­ких пле­нок крем­ния, быст­ро раз­ру­ша­ет­ся. Но вы­яс­ни­лось, что с крем­ни­е­вы­ми на­но­про­во­да­ми диа­мет­ром 100 нм и дли­ной в несколь­ко мик­ро­нов это­го не про­ис­хо­дит. В про­цес­се ра­бо­ты они не рас­тя­ги­ва­ют­ся, а толь­ко немно­го уве­ли­чи­ва­ют­ся в диа­мет­ре, че­му спо­соб­ству­ет по­ри­стая струк­ту­ра на­но­про­во­дов, поз­во­ля­ю­щая крем­нию сжи­мать­ся и рас­ши­рять­ся без раз­ру­ши­тель­ных по­след­ствий. Та­кие на­но­про­во­да поз­во­ля­ют уве­ли­чить не толь­ко ем­кость все­го ак­ку­му­ля­то­ра, но и ре­сурс пе­ре­за­ряд­ки до 2000 цик­лов, при­том что ра­бо­то­спо­соб­ность луч­ших со­вре­мен­ных ли­ти­е­во-ион­ных ба­та­рей не пре­вы­ша­ет 1000 цик­лов. Про­бле­ма в том, что крем­ни­е­вые на­но­про­во­да по­ка со­зда­ют­ся толь­ко в ла­бо­ра­то­рии, и R&D сей­час как раз на­прав­лен на раз­ра­бот­ку про­мыш­лен­ной тех­но­ло­гии по их про­из­вод­ству.

Ав­то­ры вто­рой тех­но­ло­гии — ис­сле­до­ва­те­ли из Ст­эн­форд­ско­го уни­вер­си­те­та. Их крем­ни­е­вый анод со­сто­ит из на­но­тру­бок с двой­ной стен­кой, по­кры­той тон­ким сло­ем ок­си­да крем­ния. Так­же уче­ные из Ст­эн­фор­да пред­ла­га­ют ис­поль­зо­вать вме­сто при­выч­но­го ли­ти­е­во­го ка­то­да ин­но­ва­ци­он­ный на­но­ком­по­зит­ный из суль­фи­та ли­тия и уг­ле­ро­да. Та­кие ак­ку­му­ля­то­ры по плот­но­сти за­па­са­е­мой энер­гии вчет­ве­ро пре­вы­ша­ют со­от­вет­ству­ю­щий по­ка­за­тель обыч­ных ис­точ­ни­ков пи­та­ния с ли­ти­е­во-ко­баль­то­вым ка­то­дом и гра­фи­то­вым ано­дом.

Newspapers in Russian

Newspapers from Russia

© PressReader. All rights reserved.