Чтобы увеличить срок службы литий-ионных батарей, мы наделим их способностью самовосстановления, — говорит ведущий исследователь Чао Ванг.
Самовосстанавливающийся полимер был создан в стенах той же лаборатории, где ранее разрабатывалась эластичная электронная кожа для роботов, датчиков и протезов. Проводимость полимера осуществляется за счет крошечных наночастиц углерода.
Мы обнаружили, что кремниевые электроды с самовосстанавливающимся полимерным покрытием служат в 10 раз дольше обычного. Повреждения исчезают в течение нескольких часов, — рассказывает руководитель проекта профессор Женан Бао из Стэнфордского университета.
В настоящее время команда Бао работает над повышением емкости батарей. Новые электроды выдержали около 100 циклов перезарядки без серьезных потерь для емкости батареи. Этого пока недостаточно для использования батареи в сотовых телефонах и электромобилях, но первые успехи дают надежду на дальнейшее развитие технологии.
Ученые всего мира соревнуются в поиске способов накапливать больше энергии в отрицательных электродах с целью повысить производительность и снизить вес литий-ионных батарей. Одним из наиболее перспективных материалов для электродов является кремний, который благодаря высокой емкости эффективно принимает-отдает ионы лития во время зарядки-разрядки батареи.
Недостаток кремниевых электродов состоит в том, что при зарядке-разрядке батареи они расширяются и сжимаются. Это ведет к разрушению материала и снижению производительности батареи. Проблема касается всех электродов, используемых в батареях повышенной емкости.
Ученые смогли получить самовосстанавливающееся покрытие после того, как ослабили отдельные химические связи в полимере. Полученный материал легко разрывается и также легко восстанавливается, отмечают исследователи, добавляя, что самовосстанавливающийся электрод из кремниевых микрочастиц имеет большую практическую перспективу.
Ученые находятся в постоянном поиске «вечных» материалов. Ранее голландские исследователи создали самовосстанавливающийся бетон на основе бактерий.
