Ученые из Национальной лаборатории Сандиа министерства энергетики США сообщили о разработке нового материала для изготовления анодов ионно-литиевых аккумуляторных батарей. По словам исследователей, новые аноды по ряду полезных характеристик превосходят традиционные графитовые аноды на 400%. Применение новых электродов позволит увеличить емкость и уменьшить габариты аккумуляторов, использующихся в самых различных областях - от производства портативной электроники до нужд оборонной промышленности.

Суть новой разработки заключается в использовании для изготовления электродов композитного материала, состоящего из кремния и графита. Поставив задачу усовершенствовать анод ионно-литиевого аккумулятора, ученые обратились к использованию кремния. Однако выяснилось, что хотя кремний обеспечивает рост начальной емкости аккумулятора, после нескольких циклов зарядки-разрядки его емкость существенно падает. Решая эту проблему, исследователи перешли к испытаниям смесей кремния и графита с различным соотношением компонентов. В ходе многочисленных испытаний был создан материал с оптимальным набором характеристик.

По словам одного из руководителей исследования Карла Гросса, новые электроды не только отличаются лучшими, по сравнению с традиционными аналогами, свойствами, но и достаточно просты и дешевы в производстве. Для их выпуска не нужно внедрять какие-либо новые технологии, что значительно упрощает организацию выпуска новых электродов. В ближайшее время лаборатория намерена заняться промышленным внедрением своей разработки.

По словам исследователей, для совершенствования электродов ионно-литиевых аккумуляторов предложено огромное число материалов. Это и различные модификации углерода, и разнообразные композиты, и полиметаллические соединения, и оксиды, и нитриды. Каждый из этих материалов имеет свои достоинства и недостатки. Однако композитный кремниево-графитовый является одним из наиболее перспективных. И хотя от эффекта падения емкости в долгосрочном периоде окончательно избавиться не удалось, его можно минимизировать, тщательно контролируя микроструктуру композита.