Кремниевая революция: физики впервые смогли увидеть то, почему кремниевые элементы в батареях разрушаются так быстро
Обладая потенциалом удерживать во много раз больше энергии, чем графит, кремний является заманчивым предложением для ученых, работающих над литиевыми батареями следующего поколения. Проблема в том, что кремний не так хорошо выдерживает нагрузки, связанные с циклическим переключением батарей, но с помощью первых в своем роде наблюдений исследователи получили новое понимание причин, почему это происходит, и обнаружили подсказки относительно того, как можно этого избежать.
Ученые, работающие над интеграцией кремния в литий-ионные батареи, надеются дополнить или полностью заменить им графит, используемый в настоящее время в качестве анодного компонента. Основная причина - кремний может хранить в 10 раз больше энергии. Проблема, однако, в том, что при зарядке и разряде аккумулятора кремний разбухает, что приводит к растрескиванию анода, что в конечном итоге сводит на нет все шансы аккумулятора удерживать заряд.
На протяжении многих лет мы видели несколько интересных подходов к решению этой дилеммы, в том числе использование кремния со специальными наноструктурами, комбинирование его с твердотельными электролитами, формирование кремниевых «сэндвичей» или заключение материала в графен. Но новое понимание причин, по которым кремниевые аноды быстро выходят из строя, может