Создан самовосстанавливающийся электрод для батареи

Американские исследователи разработали первый самовосстанавливающийся электрод для литий-ионной батареи. В будущем новая технология может быть использована в производстве батарей для электрических автомобилей, сотовых телефонов и других устройств с автономным питанием.

Секрет технологии заключается в эластичном полимерном покрытии электрода, которое быстро заживляет крошечные разрывы, возникающие во время работы батареи, пишет PhysOrg со ссылкой на научный журнал Nature Chemistry. Разработка принадлежит группе ученых из лаборатории SLAC Стэнфордского университета в составе национальных лабораторий Министерства энергетики США.

Чтобы увеличить срок службы литий-ионных батарей, мы наделим их способностью самовосстановления, — говорит ведущий исследователь Чао Ванг.

Самовосстанавливающийся полимер был создан в стенах той же лаборатории, где ранее разрабатывалась эластичная электронная кожа для роботов, датчиков и протезов. Проводимость полимера осуществляется за счет крошечных наночастиц углерода.

Мы обнаружили, что кремниевые электроды с самовосстанавливающимся полимерным покрытием служат в 10 раз дольше обычного. Повреждения исчезают в течение нескольких часов, — рассказывает руководитель проекта профессор Женан Бао из Стэнфордского университета.

В настоящее время команда Бао работает над повышением емкости батарей. Новые электроды выдержали около 100 циклов перезарядки без серьезных потерь для емкости батареи. Этого пока недостаточно для использования батареи в сотовых телефонах и электромобилях, но первые успехи дают надежду на дальнейшее развитие технологии.

Ученые всего мира соревнуются в поиске способов накапливать больше энергии в отрицательных электродах с целью повысить производительность и снизить вес литий-ионных батарей. Одним из наиболее перспективных материалов для электродов является кремний, который благодаря высокой емкости эффективно принимает-отдает ионы лития во время зарядки-разрядки батареи.

Недостаток кремниевых электродов состоит в том, что при зарядке-разрядке батареи они расширяются и сжимаются. Это ведет к разрушению материала и снижению производительности батареи. Проблема касается всех электродов, используемых в батареях повышенной емкости.

Ученые смогли получить самовосстанавливающееся покрытие после того, как ослабили отдельные химические связи в полимере. Полученный материал легко разрывается и также легко восстанавливается, отмечают исследователи, добавляя, что самовосстанавливающийся электрод из кремниевых микрочастиц имеет большую практическую перспективу.

Ученые находятся в постоянном поиске «вечных» материалов. Ранее голландские исследователи создали самовосстанавливающийся бетон на основе бактерий.