Если вы спросите обычного пользователя смартфона, что он хотел бы улучшить в нем, и одним из первых пунктов будет увеличение емкости аккумулятора. Ученые из Калифорнийского университета представили батареи с кремниевыми анодами, которые обладают повышенной емкостью, и кроме того при их изготовлении используются стеклянные бутылки.
Сейчас везде, от смартфонов до электромобилей, используются литий-ионные аккумуляторы, которые, если упрощенно, сделаны из литиевого катода и графитового анода. Но на протяжении многих лет их эффективность оставляет желать лучшего, что побудило исследователей искать альтернативы. Кремниевые аноды могут хранить до 10 раз больше энергии, чем графитовые, но при этом они недостаточно прочные и при регулярном использовании достаточно быстро растрескиваются и выходят из строя. Последние исследования показали, что эту проблему можно преодолеть благодаря новому источнику кремния для производства батарей: выброшенным стеклянным бутылкам.
Бутылки дробят и измельчают в мелкий, белый порошок. Далее диоксид кремния с помощью горячего магния превращают в наноструктурированный кремний и, наконец, эти наночастицы покрывают углеродом, что делает их более стабильными и повышает их энергоемкость.
При испытании батарейки на основе кремниевого анода после 400 циклов она показала около 1,420 мАч/г (миллиампер часов на грамм), что примерно в три раза выше, чем результаты аналогов с графитовым анодом.
Исследователи говорят, что этот процесс жизнеспособен благодаря низкой стоимости химической реакции, поскольку каждая стеклянная бутылка может создать достаточно нанокремниевых частиц для сотен батареек. Исследователи уже подали заявку на патент для коммерциализации продукции.
