«Структура с кремниевым ядром»: российские учёные создали наночастицы для аккумуляторов нового типа

Существующие литий-ионные батареи достигли своего предела развития, поэтому специалисты предлагают внедрять кремниевые компоненты для значительного увеличения емкости аккумуляторов. Хотя это сложная техническая задача, подобные батареи пока мало используются. Разработка российских учёных поможет сделать эти устройства более доступными и эффективными.

Ученые из СО РАН под руководством А.В. Николаева разработали и запатентовали новый способ производства наночастиц из кремния и углерода для аккумуляторов, обладающих значительно большей емкостью по сравнению с обычными литий-ионными батареями. Об этом сообщили в Министерстве науки и высшего образования России. Согласно авторам исследования, существующие литий-ионные батареи, используемые в смартфонах, планшетах, фонариках и другой электронике, достигли предела своего развития и не могут быть улучшены. Они имеют невысокую емкость и подвержены саморазряду, что делает их не всегда соответствующими современным требованиям.

Поэтому во всем мире ученые занимаются разработкой нового вида литий-ионных батарей - аккумуляторов на основе кремния и углерода. Их характеризует значительно большая емкость, что делает их идеальными для использования в тонкой и легкой технике. Несмотря на то, что некоторые производители уже применяют такие батареи в электронике, это делается редко из-за высокой технологической сложности производства. Кроме того, ёмкость кремния существенно снижается после нескольких циклов зарядки.

Авторы исследования предложили решение данной проблемы, создав наночастицы, внутри которых углеродная оболочка окружает кремниевое ядро.

Для создания частиц был использован метод пиролиза, который основан на разложении кремний- и углеродсодержащих газов. Газы нагревались до высоких температур в циклическом химическом реакторе сжатия, что позволяло разложить их на атомы. Затем происходила стадия расширения, в результате которой образовывались композитные наночастицы из атомов кремния и углерода.

Создание структуры с кремниевым ядром и углеродной оболочкой является решением проблемы. Прочная углеродная оболочка предотвращает разрушение кремния в ядре, а ее высокая электропроводность обеспечивает высокие характеристики электропроводности анода в электронных или электротехнических приборах или устройствах.

Сотрудник отдела прикладной физики физического факультета Новосибирского государственного университета Борис Ездин сообщил RT, что учёные разработали метод получения композитных наночастиц, который более эффективен, чем существующие аналоги. Эта новая методика синтеза позволяет получать более однородные композитные наночастицы, что делает их применение в создании батарей с гораздо большей ёмкостью, чем у обычных аккумуляторов, возможным.

Наше изобретение может быть использовано для создания литий-ионных аккумуляторов, которые находят применение в энергосистемах крупных электростанций, гибридных и электрических транспортных средствах, системах бесперебойного электропитания, робототехнике, автономных устройствах, компьютерах и мобильных телефонах, - подытожил Ездин.

Источник и фото: russian.rt.com