Альтернативная энергетика не может считаться действительно чистой, пока не решит проблему колоссального количества отходов, которые стали скапливаться через первые десятилетия распространения солнечных батарей. Кое-какие компоненты отработавших свое фотоэлементов — в основном, медь и серебро — легко пустить на новые нужды, но с более дешевым и доступным кремнием возиться не хотят. Команда ученых из Института биоэнергетических технологий и биопроцессов нашла экологически чистое и дешевое решение: использовать кремний в литий-ионных батареях.

Аноды в обычных литий-ионных батареях изготавливают из графита, но, как показывают исследования, кремниевые аноды обеспечивают более высокую плотность энергии. Беда в том, что кремниевые аноды существенно увеличиваются и уменьшаются в объеме при зарядке и разрядке, что приводит к появлению трещин и снижению производительности.

Ученые нашли способ решения этой проблемы — аноды с частицами кремния микрометрового размера. Причем получать эти частицы выгоднее из солнечных элементов, а не производить новые, пишет IE.

Испытания производительности показали, что батареи с микрометровым кремнием обладают более высокой электрохимической стабильностью и сохраняют эффективность 99,94% даже после 200 циклов полной разрядки.

Секрет эффективности кремниевых анодов — в особой формуле электролита из гекафторфосфата лития, растворенного в диметоксиэтане. Она помогает создать интерфазу твердого электролита, которая удерживает частицы кремния, даже если они трескаются. Это помогает поддерживать ионную проводимость, не допуская вредных реакций.

В ходе испытаний пакетные ячейки с новым электролитом после 80 циклов продемонстрировали высокий для литий-ионной батареи показатель плотности энергии: 340,7 В*ч/кг.

Китайские ученые превратили твердые кремниевые солнечные элементы в эластичную форму — тонкую и гибкую, как бумага. Новые ячейки сохраняют 100-процентную эффективность преобразования энергии даже после 1000 циклов поперечного изгиба. Ранее хрупкость, свойственная кремнию, не позволяла достичь такой гибкости.