Ученые армии США создали технологию, которая позволит продлить срок «жизни» литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) в пять раз.
Существуют разные способы увеличить производительность аккумулятора. Один из них — повысить емкость электродов. Чаще всего в ЛИА применяют аноды из графита, их емкость составляет порядка 370 мА‧ч/г. Кремниевый анод даст в четыре раза больше — от 1 500 до 2 800. Но кремний, в отличие от графита, в процессе работы батареи то расширяется, то сокращается, разрушая защитную пленку на аноде, после чего быстро приходит в негодность и сам электрод.
Защитный слой создается сам собой при соприкосновении молекул анода с электролитом. Образующаяся при этом пленка отделяет анод от электролита, препятствуя лишним реакциям, если же барьер нарушен, реакции идут непрерывно. Были попытки применить защитный слой, который мог бы растягиваться и сжиматься, реагируя на пульсацию кремниевого анода, к сожалению, оказалось, что при этом деградирует электролит.
В Исследовательской лаборатории армии США при участии ученых из Университета Мэриленда изобрели защитный слой повышенной прочности — он не разрушается при расширении электрода. Созданная ими пленка из фторида лития оказывает пассивируещее действие на анод (т. е. снижает химическую активность на его поверхности) и одновременно препятствует деградации электролита.
Лабораторные испытания показали, что новая батарея в каждом цикле заряд/разряд теряет всего 0,1 % энергии, таким образом кулоновская эффективность достигает 99,9 %. У простых ЛИА этот показатель составляет 99,5 %. На первый взгляд разница не велика, но на самом деле эти 0,4 процента увеличивают срок жизни аккумулятора в пять раз.
К тому же применение новой технологии дает возможность делать более тонкие электроды, уменьшая вес батареи и сокращая время зарядки.
