Ученые Стэнфордского университета сделали открытие, благодаря которому время автономной работы ноутбука будет больше 24 часов. Исследователи нашли способ инкорпорирования кремниевых нанопроволок в конструкцию стандартных литий-ионных аккумуляторов, которые широко используются в портативной электронике – ноутбуках, мобильных телефонах, фото- и видеокамерах, музыкальных плеерах. Благодаря этому объем заряд батарей увеличивается в 10 раз, то есть вместо 4 часов автономной работы, ноутбук сможет функционировать в течение 40 часов подряд, а мобильный телефон будет требовать всего одной зарядки в месяц. Впрочем, на практике столь долгое время работы мобильных устройств совсем не нужно, достаточно удлинения «жизни» батарей в 3-4 раза, но с мощными аккумуляторами мобильные устройства будут более легкими и компактными. Об этом сообщает «К2Капитал».
Новая технология аккумуляторов разработана группой научных сотрудников Факультета материаловедения и инженерного проектирования под руководством младшего профессора И Цуй (Yi Cui). «Это не просто улучшение технологии, это революционное открытие», – сказал г-н Цуй. Согласно описанию технологии, опубликованному в журнале Nature Nanotechnology, емкость литий-ионной батареи можно увеличить путем использования нового типа анода из кремниевых нанопроволок. В традиционных литиевых батареях используются графитовые аноды, которые удерживают заряженные ионы лития. Именно от способности анода удерживать заряд и зависит емкость аккумулятора.
Аноды из кремния, по словам И Цуя, обладают «теоретически самой высокой емкостью», однако при получении заряда они резко расширяются – их объем увеличивается до 4 раз – а при отдаче заряда кремниевые аноды сжимаются. В результате таких резких изменений кристаллическая структура кремния не выдерживает и распадается и аноды превращаются в порошок и перестают выполнять свою функцию. В течение 30 лет ученые не могли найти решить проблему разрушения кремниевых анодов и увеличивали срок службы батарей путем эволюционного улучшения графитовых анодов.
И Цуй и его коллеги решили эту старую проблему, создав особый тип анода, состоящего из сплетения кремниевых нанопроволок, диаметры которых в 1000 раз тоньше бумаги. Ионы лития при этом сохраняются внутри этого сплетения. При этом нанопроволоки увеличиваются в объеме, но не разрушаются. Ученый уже запатентовал свое изобретение и уже рассматривает варианты создания компании или партнерского соглашения с производителем электрохимических элементов питания. По его оценке, коммерческое использование этих батарей начнется через «несколько лет», а пока необходимо провести ряд тестов новой технологии.