В ходе нового исследования учёным удалось найти решение, которое позволит значительно увеличить запас хода будущих электромобилей. Благодаря новому элементу в составе литий-ионных аккумуляторов среднее значение в 480 км удастся повысить до 1000 км.
Для этого исследователи используют крошечные частицы кремния и электролит на основе геля, чтобы задействовать высокую зарядную ёмкость анодов в литий-ионных батареях. Зарядка в таком случае работает в обратном порядке: положительные ионы лития возвращаются к аноду, а электроны по цепи возвращаются к клемме, поскольку она приобретает положительный заряд.
Известно, что кремний способен удерживать в 10 раз больше ионов лития по сравнению с графитовыми анодами, однако при получении заряда сильно расширяется, что может привести к повреждению батареи. Поэтому учёные взяли частицы кремния микрометрового размера и специальный гелевый электролит.
А чтобы заставить систему работать, полимер на основе геля облучили специальным лучом, за счёт чего сформировались ковалентные связи между частицами кремния и электролита. Соединение анода и электролита позволяет эластичной природе геля поглощать и рассеивать напряжение, возникающее при расширении кремния.
В результате удалось получить батарею с увеличенной примерно на 40% плотностью энергии и ионной проводимостью, аналогичной АКБ с жидким электролитом. В реальном использовании это означает не только увеличение дальности хода авто, но и повышение срока службы батарей для других потребительских устройств. К тому же, всё это даёт возможность создавать действительно недорогие аккумуляторы с высокой плотностью энергии.
