В стандартных ионно-литиевых батареях аноды производят из графита, однако эксплуатационные качества этого материала уже не соответствуют требованиям современных технологий. Большие надежды инженеры возлагают на наночастицы кремния, но изготавливать их трудно, а срок службы очень недолог. Калифорнийские ученые нашли способ делать аноды из песка, что позволит увеличить время работы батарей втрое. О новой технологии рассказывается в журнале Scientific Reports и интернет-издании Gizmag.
Лежа на пляже в Сан-Клементе, Закари Фэйворс (Zachary Favors) из Калифорнийского университета в Риверсайде обратил внимание на то, что песок под ним состоит в основном из кварца (двуокиси кремния). «Эврика!» — воскликнул Фэйворс и стал думать, где в США можно достать песок с максимальным содержанием кварца. Таким местом оказалось водохранилище Сидар-Крик в Техасе, откуда ученый привез песок в родную лабораторию, измельчил и очистил его до состояния пудры.
Затем Фэйворс добавил к кварцу размолотые кристаллы соли и магний и нагрел порошок. Соль поглощала тепло, а магний убрал из кварца кислород — и получился чистый кремний. Более того, эти наночастицы по консистенции напоминали губку: пористость улучшает качества анодов, так как ионы лития пролетают через них с повышенной скоростью.
Анод нового типа успешно испытали в ионно-литиевой батарейке размером с монету. По словам Фэйворса и его коллег, такие аккумуляторы позволят заряжать мобильные телефоны всего раз в три дня. Сейчас ученые ищут способ производить нанокремний в промышленных масштабах и разрабатывают конструкцию более крупных батарей.