Samsung придумал способ двукратного увеличения времени работы смартфонов
Исследователи из Samsung Electronic при участии южнокорейских сотрудников создали анод для литиево-ионных батарей, разрешающий практически в два раза повысить емкость элемента питания. Работа была размещена в издании Nature Communications. Компания Samsung в настоящее время патентует разработку.
Электрический аккумулятор складывается из анода (и электродов катода) и электролита. В современных литиево-ионных аккумуляторная батареях применяют анод из графита. Данный материал зарекомендовал себя благодаря довольно долговечности и высокой плотности заряда.Но развитие микроэлектронной индустрии ведет к увеличению требований к источникам питания.
Исследователи экспериментируют с новыми материалами для батареи.
Очень перспективным сырьем для катода считается кремний — тот же материал, что употребляется в микрочипах.
Кремний разрешает достигнуть 10-кратного повышения плотности заряда если сравнивать с анодами из графита. Но имеется и обратная сторона — на протяжении заряда батареи таковой анод расширяется, в на протяжении разряда — сужается. В следствии он растрескивается и скоро выходит из строя.
Компания Samsung придумала метод защиты от этого результата, что разрешает достигнуть приемлемого эксплуатационного срока.
Сущность изобретения содержится в применении графена — перспективного материала, представляющего собой двухмерную решетку из атомов углерода. Samsung внесла предложение оборачивать фрагментами графена наночастицы кремния в аноде по принципу размещения листочков в кочане капусты. При расширении наночастиц в ходе заряда батареи фрагменты графена будут раздвигаться, но так же, как и прежде закрывать кремний.
Инженеры кроме этого придумали метод нанесения графена на наночастицы кремния без образования его карбида — диэлектрика, снижающего эксплуатационные характеристики источника питания.
Фрагменты графена накрывают наночастицу кремния, подобно страницам капусты в кочане
По словам авторов работы, полученная батарея с кремниевым анодом владеет в 1,8 раза более высокой плотностью заряда при первом цикле зарядки и в 1,5 раза при 200 цикле перезарядки.
Проблемой стремительного разрушения кремниевых анодов занимаются исследователи со всех стран. В начале 2014 г. ученые из Стэнфордского лаборатории и университета SLAC National Accelerator при Министерстве энергетики США внесли предложение похожий метод защиты от деформации — поместив частицы кремния в оболочку из углерода, которая бы ограничивала расширение материала.
