Одной из проблем при переходе от бензиновых автомобилей к электромобилям является запас хода. Ведь сейчас на одной зарядке электромобили могут проехать всего несколько сотен километров. Авторы исследования, опубликованного в журнале Advanced Science, говорят, что у них есть формула, которая значительно увеличит запас хода. Ученые утверждают, что могут увеличить средний запас хода электромобилей до 1000 км на одной зарядке и даже больше. Секрет формулы кроется в таком элементе как кремний, пишет IFLScience.
Кремний считается хорошим элементом для создания батарей из-за его широкой доступности. Но у кремния есть не очень хорошее свойство расширяться во время зарядки, пишет Фокус. Кремниевые элементы могут увеличиваться в три раза в процессе зарядки, а затем снова уменьшаться. Поэтому инженеры не очень любят сильно расширяющиеся аккумуляторные элементы, какими бы хорошими они не были.
По этой причине кремний в батареях рассматривался как наночастицы, которые дают им много преимуществ и уменьшают недостатки. Но производство этих наночастиц представляет собой очень сложный процесс, требующий больших затрат.
Авторы нового исследования решили работать с частицами кремния, которые примерно в 1000 раз больше, чем наночастицы. Их проще и производить, и они имеют большую плотность энергии. Но оставалась главная проблема — расширение кремния во время зарядки батарей. Но ученые нашли выход.
Исследователи использовали гель-полимерный электролит, который может деформироваться в процессе зарядки за счет изменения размера кремния. Но простое попадание частиц кремния в гель не поможет, они должны быть связаны на химическом уровне. По этой причине смесь геля и микрочастиц облучали электронным лучом. Это позволило создать ковалентные связи между ними, которые обеспечили лучшую стабильность и одновременно сглаживали последствия расширения.
В результате ученые получили батареи, которые были более стабильными и имели похожие свойства с обычными литий-ионными батареями, но у них было увеличение плотности энергии на 40%. По словам ученых, новое исследование приближает их к созданию стабильной литий-ионной батареи с высокой плотностью энергии. Авторы исследования считают, что процесс производства такой батареи настолько прост, что этот метод готов к применению. Теперь осталось выяснить, как этот метод на самом деле будет работать в полноразмерной батарее.
