Аккумулятор, способный “лечить” сам себя, работает в 10 раз дольше обычных батарей. Ученые считают, что в будущем их разработка поможет значительно продлить срок эксплуатации элементов питания для смартфонов и электромобилей. Ученые из Стэнфордского университета впервые разработали электрод, который обладает свойством самозаживления. Это может существенно продлить срок эксплуатации литиево-ионных аккумуляторов для электромобилей, смартфонов и других устройств.
Секрет кроется в покрытии электрода эластичным полимером, который стягивает микротрещины в материале электрода, возникающие в процессе эксплуатации аккумулятора.
«Самозаживление играет важнейшую роль в выживании и продолжительности жизни животных и растений, – прокомментировал Чао Ван (Chao Wang), научный сотрудник Стэнфордского университета и один из руководителей проекта. – Поэтому мы решили обеспечить этим свойством литиево-ионные батареи, чтобы они могли работать дольше».
Идея покрытия электрода эластичным полимером возникла у Вана после знакомства с командой лаборатории, которая занимается разработкой электронной кожи для роботов. Используемый для этой цели материал он взял за основу, добавив в полимер наночастицы графита для того, чтобы материал проводил электрический ток.
«Мы обнаружили, что срок эксплуатации кремниевых электродов возрос в 10 раз после того, как мы нанесли на них созданный нами полимер», – рассказал Ван, объяснив, что в течение нескольких часов этот полимер полностью устраняет любые микротрещины в толще электрода.
В лабораторных условиях исследователям удалось выполнить 100 циклов перезарядки аккумулятора без снижения его емкости. Целью же является достижение 500 циклов в случае с аккумулятором для смартфона и 3 тыс. циклов – аккумулятора для электромобиля.
Прототип аккумулятора, способного “лечить” самого себя
Как объяснили ученые, кремниевый электрод они взяли потому, что кремний является наиболее перспективным материалом для изготовления электродов, так как вмещает в себя огромное число ионов. Однако это свойство имеет и обратную сторону – при каждой зарядке электрод увеличивается в размере максимум в 3 раза, вновь уменьшаясь до номинальнго размера при разрядке батареи. Этот процесс ведет к быстрому разрушению структуры материала и падению свойств элемента питания.
Ученые намерены продолжить работу, о коммерческой реализации технологии ничего не говорится.