Пористый кремний увеличивает емкость литий-ионных аккумуляторов

В ходе совместного проекта Университета Райса и корпорации Lockheed Martin найден способ изготовления из одиночной кремниевой заготовки многочисленных высокоэффективных анодов для литий-ионных аккумуляторов.

Отделяемые от основной, неактивной пластины кремниевые «губки» способны поглощать количество лития, более чем вчетверо превосходящее их собственный вес. Ранее было показано, что пористый кремний 10-кратно превосходит графит (распространенный материал анодов) по степени абсорбции лития. При поглощении лития кремний распухает, но, благодаря пористой конфигурации, это расширение происходит внутри материала, не ухудшая работу аккумулятора.

Из стандартной кремниевой заготовки толщиной 250 микрон электрохимическим методом оказалось возможным изготавливать не менее четырех губчатых пленок с глубиной пор до 50 микрон. Проводимость губок после отделения от пластины усиливалась пропиткой их проводящим полимером PAN (pyrolyzed polyacrylonitrile) с последующим отжигом. Финальный продукт представлял собой жесткую пленку, которую подсоединяли к токоприемнику (тонкому слою меди или титана) и помещали в батарею.

Полученный в результате аккумулятор демонстрировал разрядную емкость 1260 мА·ч на грамм. При этом (типично для пористого кремния), емкость его росла в течение первых четырех циклов зарядки-разрядки, а затем оставалась неизменной на протяжении еще 20 циклов.

Исследователи продолжают искать пути увеличения количества циклов эксплуатации, что является критичным условием для коммерческих приложений. Результаты работы изложены в онлайновом журнале Chemistry of Materials Американского химического общества.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI