"Наноусики" продовжують життя акумуляторної батареї

Можливо, що незабаром споживачам більше не доведеться думати про запасні акумуляторні батареї і постійно стежити за ступенем їх зарядки. Застосування «наноусиків» із кремнію дає можливість майже вдесятеро збільшити ємність батарей. У науковій літературі "наноусиками" називаються найтонші кристали кремнію (whiskers - вусики), саме вони дозволяють значно збільшити ємність батареї. Відбувається це завдяки можливості анода нести у собі підвищений заряд без руйнації самої батареї.

У звичайній літій-іонній батареї катіон Li+ приймає один електрон з ланцюга і рухається до анода, який виготовлений з фольги. Катоди теперішніх літій-іонних батарей виконані зі шаруватого графіту. Шість атомів вуглецю можуть утримувати лише один катіон літію. Кремнієвий катод має набагато кращі характеристики, один атом кремнію може утримувати чотири катіони літію! Саме цим пояснюється теоретична рекордна ємність акумуляторної батареї. Але не все так просто, як здається спочатку. Проблема була в тому, що, приймаючи таку велику кількість іонів літію, сам кремній збільшується в об'ємі в чотири рази, що призводить до банального руйнування катода, відповідно, ємність батареї стрімко знижується. Роботи над вирішенням цієї проблеми велися не один рік, і, здається, рішення вже знайдено.

Американський учений зі Стендфордського університету І Цуй зробив катоди із квазіодномірного кремнію. Ниткоподібні нанокристали кремнію повністю позбавлені недоліків, які мають кристалічні структури цього елемента. Нановолокна можуть багаторазово розширюватися і повертатися до колишніх розмірів без руйнування, це дає змогу збільшити кількість циклів заряду-розряду без зниження початкової ємності батареї. А вона перевищує ємність сучасних акумуляторів майже вдесятеро.