Ученые не теряют надежды улучшить современные литий-ионные аккумуляторы, например, увеличить плотность сохраняемой энергии. Международная команда исследователей предлагает новое решение.

Все знают, что электрический ток в батарее образуется при перемещении ионов лития между катодом и анодом. Так вот, во время зарядки анод поглощает ионы и разбухает, а в процессе разряда — наоборот, отдает накопленные ионы и съеживается. Такое регулярное изменение объема и приводит к его постепенной деградации. А при попытке увеличить плотность энергии в аккумуляторе процесс разрушения анода ускоряется в разы. В результате уменьшается и срок службы батареи, и ее безопасность.

Группа ученых из США и Швейцарии под руководством Мэтью Макдауэлла предлагает новый способ повысить плотность энергии аккумулятора, не ускоряя процесс распада анода.

На помощь электроду пришла сурьма. Микрочастицы этого вещества (менее 30 нанометров в диаметре) в составе анода адаптируются к колебаниям внутреннего объема, сохраняя его поверхность неизменной. Чтобы усилить эффект, нанокристаллы сурьмы покрывают жестким слоем оксида, который помогает им сохранять объем после того, как ионы покинули анод.

Ряд экспериментов, проведенных в лаборатории на маленьких батареях, дал отличные результаты, и теперь команда Макдауэлла планирует приступить к опытам с большими аккумуляторами.

К сожалению, сурьма имеет свои недостатки: она токсична и опасна для человека, к тому же, это достаточно дорогой материал. Но ученые надеются, что со временем смогут заменить ее на что-то менее опасное и менее затратное — например, на олово.