Производители аккумуляторов годами пытаются заменить графитовые аноды в литий-ионных батареях на кремниевые, которые значительно увеличили бы запас хода электромобилей. Некоторые разработки, в основном для электроники, вскоре могут появиться на рынке. Обычно в их рецептуре имеется оксид кремния или смесь кремния и углерода.

Однако американская компания Enevate использует пористую пленку из почти чистого кремния. Мало того что это недорогое решение, оно позволяет увеличить средний запас хода современных электромобилей на 30%. А на то, чтобы зарядить такой аккумулятор на 400 км, достаточно будет всего пяти минут, сообщает Spectrum.

Когда литий-ионные батареи заряжаются, ионы лития движутся от катода к аноду. Чем больше ионов вмещает анод, тем выше энергоемкость и тем дольше работает батарея. В теории кремний может удержать в десять раз больше энергии, чем графит. Но он сильно расширяется и сокращается в процессе, так что его хватает на несколько циклов заряда/разряда.

Для того чтобы повысить срок службы анодов, некоторые производители аккумуляторов используют пластиковое связующее вещество в качестве покрытия. Enevate пошла другим путем: компания запатентовала собственный процесс создания пористой кремниевой пленки толщиной от 10 до 60 нм, которая наносится напрямую на медную фольгу. Защитный слой не дает кремнию вступать в реакцию с электролитом.

Процесс производства не требует высококачественного кремния, так что аноды такого типа обойдутся дешевле, чем графитовые такой же емкости. А так как они по большей части состоят из кремния, ионы лития могут двигаться очень быстро, заряжая аккумулятор на 75% за пять минут.

Специалисты из США придумали, как заменить катода из оксида лития-кобальта на дисульфид ванадия так, чтобы новый материал не не сокращал срок службы аккумулятора. Для этого нужно покрыть катод нанослоем дисульфида титана.