Возвращаясь к достижениям науки в сфере производства аккумуляторов, отметим, что в течение 2020 года ученые предложили множество новых интересных материалов, которые могут не только улучшить самые востребованные сегодня литий-ионные батареи, но также послужить основой для создания принципиально новых типов батарей.

Одним из таких материалов стал кремний, который в качестве катода принимает в четыре раза больше ионов, чем популярный в этой роли графит. Правда, кремниевые батареи очень быстро теряют емкость в процессе использования. Но корейские ученые решили эту проблему методом «предварительной загрузки» — когда кремниевый электрод погружается в специальную смесь, которая позволяет компенсировать потерю ионов в процессе работы аккумулятора.

Также поступило предложение заменить литий натрием. Добывать чистый натрий дорого и опасно, но этого не потребуется, т.к. на нашей планете в огромном количестве имеется хлорид натрия (простая поваренная соль). Такие батареи довольно объемные, зато их стоимость минимальна. Американские ученые продемонстрировали, как можно изготовить составляющие для натриевых аккумуляторов из пластиковых отходов: ПЭТ-бутылки измельчили до состояния микрохлопьев, которые под воздействием микроволнового облучения за две минуты спеклись в «хризантемы» со множеством лепестков — такая форма ПЭТ называется динатрийтерефталатом, ее электрохимические свойства позволяют делать из этого материала отличные аноды.

И, конечно, простор для создания новых батарей дает использование графена, в том числе в составе твердотельных аккумуляторов. Небольшое количество этого вещества, добавленное к керамическим материалам, позволило создать самый прочный в мире твердый электролит. Вообще-то графен отличается отличной электропроводимостью, что вовсе не желательно для электролита, ведь он должен проводить не электроны, а ионы. Но ученые нашли необходимую концентрацию графена, при которой электролит становится достаточно прочным, а электроны через него еще не проходят.

А французская компания Nawa Technology предложила использовать в аккумуляторах так называемые быстрые электроды, структура которых напоминает щетку для волос, где в качестве зубьев выступают миллиарды расположенных вертикально углеродных нанотрубок, покрытых активными материалами. Они и являются «скоростными магистралями, по которым ионы могут перемещаться очень быстро, увеличивая скорость заряда и разряда батареи в десять раз и в два-три раза повышая плотность энергии. Разработчики утверждают, что, несмотря на сложное описание, процесс изготовления таких электродов очень прост и стоимость его невысока, и планируют наладить массовое производство уже через год.