Исследование, опубликованное в Advanced Materials, показывает потенциал изготовленных листов выровненных углеродных нанотрубок, покрытых кремнием, материалом с гораздо большей емкостью хранения энергии, чем графитовые композиты, обычно используемые в литий-ионных батареях.
«Использование кремния в батареях может привести к огромному увеличению емкости — в 10 раз больше», — сказал доктор. Филип Брэдфорд, доцент кафедры текстильной инженерии, химии и естественных наук штата Северная Каролина. "Но добавление кремния может также создать в 10 раз больше проблем."
Одна из серьезных проблем при использовании кремния заключается в том, что он набухает при разряде литий-ионных аккумуляторов.
Во время цикла батарей силикон может отламываться от электрода и плавать (так называемое измельчение) вместо того, чтобы оставаться на месте, что делает батареи менее стабильными.
Когда покрытые кремнием углеродные нанотрубки были выровнены в одном направлении, как слой соломинок для питья, уложенных встык, структура допускала контролируемое расширение, так что кремний менее склонен к измельчению, сказал Сянву Чжан, доцент кафедры текстильной инженерии и химии. и наука в NC State.
«Существует огромный спрос на аккумуляторы для сотовых телефонов и электромобилей, которым требуется более высокая энергоемкость для увеличения расстояния между зарядками», — сказал Чжан. «Мы считаем, что эти каркасы из углеродных нанотрубок потенциально способны изменить отрасль, хотя технические аспекты должны быть проработаны. Производственный процесс, который мы используем, масштабируем и может хорошо работать в коммерческом производстве."
Исследование было поддержано донорами Фонда нефтяных исследований Американского химического общества.