Плотность энергии кремниевых анодов в десять раз больше, чем у графитовых, которые чаще всего используются в современных литий-ионных батареях. Однако они же имеют тенденцию расширяться и сокращаться в процессе зарядки и разрядки, а также на них разрушительно действует жидкий электролит. Исследование инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего раскрывает новые возможности применения кремниевых анодов благодаря правильно подобранному электролиту.

Твердотельные электролиты — еще одна отрасль с большим потенциалом. Современные жидкие электролиты, по которым ионы лития движутся от анода к катоду и обратно, чрезвычайно летучие, что ограничивает их совместимость с другими многообещающими материалами. Твердые электролиты могли бы стать решением этой проблемы.

Команде ученых удалось скорректировать метод сборки кремниевого анода, убрав углерод и связующее вещество, и остановив выбор на более дешевой форме микроскопического кремния, прошедшего меньшую обработку. А для переноса заряда они использовали твердый электролит на основе сульфида, пишет New Atlas.

Получившаяся батарея оказалась стабильной и безопасной для анода. В лабораторных условиях она сохранила 80% емкости после 500 циклов заряда/разряда.

«Твердотельный подход превосходит многие ограничения традиционных батарей, — заявил Даррен Тан, первый автор статьи в Science и глава стартапа UNGRID, запатентовавшего эту технологию. — Он открывает поразительные возможности по удовлетворению рыночного спроса на больший объем энергии, низкую стоимость и большую безопасность, особенно для сетевого хранения энергии».

Ученые из Южной Кореи разработали более эффективный вариант полимерного электролита для твердотельных батарей. Он способен контролировать свою структуру с помощью электростатических взаимодействий. Такой подход позволяет решить фундаментальную проблему пониженной подвижности ионов в мертвых зонах, которые неизбежно возникают в традиционных двухмерных морфологиях.