Графен в 2 раза продлит срок службы литий-ионных батарей

Специалисты Университета Уорика (Великобритания) предложили заменить графит в анодах литий-ионных батарей на кремний, укрепив структуру анода графеном. Благодаря этому срок службы аккумуляторов можно увеличить более чем вдвое.

С момента запуска производства литий-ионных аккумуляторов в качестве анода неизменно использовался графит, однако идея заменить его на кремний, в 10 раз более емкий материал, давно бродит среди исследователей. К сожалению, у кремния есть другие проблемы, которые продолжают ограничивать его коммерческое применение. Со временем его производительность падает, кроме того, микроструктура анода быстро разрушается.

Мелани Лавридж и ее коллеги обнаружили и протестировали новую смесь анодов из кремния и химически модифицированного графена, которая способна стать более эффективной заменой графитовых анодов для литий-ионных батарей. Преимущество этого материала в том, что такие аноды можно будет производить на фабриках, без использования нанотехнологий и связанных с этим проблем.

Ученые разработали аноды, на 60% состоящие из частиц кремния, на 16% — из нескольких слоев графена, на 14% — из натрия и полиакриловой кислоты и на 10% — из углеродных добавок. Затем проверили их производительность в течение 100 циклов заряда/разряда. Хлопья графена перемешались в аноде и сформировали нечто вроде прочных, но относительно эластичных балок, которые увеличили надежность материала. Графен повысил электрическую проводимость анода и сохранил низкую сопротивляемость в структурно стабильном композите.

Присутствие в смеси нескольких слоев графена позволяет предположить его высокую эффективность в снижении электрохимического сплавления частиц кремния, из-за которого сокращается срок службы батарей.