Емкость батарей повысили композитом из кремния и нанотрубок

Группа исследователей из государственного университета Северной Каролины в США создала композитный материал для аккумуляторных батарей. Углеродно-кремниевые электроды обладают повышенной стойкостью к деградации и потенциально могут повысить емкость аккумуляторов в десять раз. Подробности со ссылкой на статью ученых в журнале Advanced Materials приводит официальный сайт университета.

Исследователи отмечают, что о возможности резко повысить емкость батарей за счет кремниевых электродов было известно и раньше, но на практике такое решение было не реализовано. Причиной тому являлось разрушение кремниевых электродов в электролите во время прохождения циклов зарядки и разрядки батареи. Использовав массив упорядоченных углеродных нанотрубок, ученые смогли получить прочный каркас, предотвращающий деградацию кремниевого электрода.

Специалисты, занятые в программе по изучению волоконных и полимерных материалов, использовали два типа упорядоченных нанотрубок. Они взяли нанотрубки, собранные в лист и наложили их на трубки меньшей длины, но выращенные в виде «щетки» на специальной подложке. Далее полученную объемную сеть нанотрубок покрыли кремнием. Полученный материал оказался достаточно прочным и при этом гибким: что, как утверждают его создатели, важно для промышленного производства батарей.

По словам разработчиков, использованный ими в лаборатории процесс допускает масштабирование до промышленного уровня, однако на пути к заводской технологии ученым предстоит решить еще ряд технологических проблем. Модификация материалов электродов за счет тех или иных наночастиц является распространенным подходом к решению проблемы ограниченной емкости аккумуляторов. Только за последние пять лет прогресс в области разработки и производства литиевых аккумуляторов привел к тому, что стоимость одного киловатт-часа запасенной энергии упала более, чем в два раза.

***

Тем временем инженеры из университетов Северной Каролины и Иллинойса разработали прототип биомиметического органического фотоэлемента, который способен обновляться благодаря наличию внутренней капиллярной сети. Работа опубликована в журнале Scientific Reports, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте университета.

Фотоэлементы, которые поглощают свет за счет органических красителей, имеют тенденцию выгорать при интенсивном облучении. Эффективность таких солнечных панелей при этом падает. Чтобы ее восстанавливать, ученые решили обновлять краситель через специальную систему капилляров.

Прототип солнечной батареи состоял из двух электродов, между которыми располагался гелевый электролит. Фотоанод устройства был покрыт нанопористым оксидом титана. В геле были проделаны каналы, через которые ученые могли пропускать органический краситель. Исследование показало, что устройство способно многократно обновляться после интенсивного облучения. Эффективность устройства в пресс-релизе университета не указана, а в самой научной статье говорится, что она сравнима с эффективностью других органических фотоэлементов.

Недавно другая группа ученых представила прозрачные и полупрозрачные фотоэлементы, которые можно устанавливать на окна зданий и на экраны мобильных устройств.

Источник: Лента.ру