Однією з проблем під час переходу від бензинових автомобілів до електромобілів є запас ходу. Адже зараз на одній зарядці електромобілі можуть проїхати лише кілька сотень кілометрів. Автори дослідження, опублікованого в журналі Advanced Science, кажуть, що у них є формула, яка значно збільшить запас ходу. Вчені стверджують, що можуть збільшити середній запас ходу електромобілів до 1000 км на одній зарядці і навіть більше. Секрет формули криється в такому елементі як кремній, пише IFLScience.
Кремній вважається хорошим елементом для створення батарей через його широку доступність. Але у кремнію є не дуже гарна властивість розширюватися під час заряджання. Кремнієві елементи можуть збільшуватися втричі в процесі заряджання, а потім знову зменшуватися. Тому інженери не дуже люблять акумуляторні елементи, що сильно розширюються, якими б хорошими вони не були.
З цієї причини кремній у батареях розглядався як наночастинки, які дають їм багато переваг і зменшують недоліки. Але виробництво цих наночастинок являє собою дуже складний процес, що вимагає великих витрат.
Автори нового дослідження вирішили працювати з частинками кремнію, які приблизно в 1000 разів більші, ніж наночастинки. Їх простіше і виробляти, і вони мають більшу щільність енергії. Але залишалася головна проблема - розширення кремнію під час заряджання батарей. Але вчені знайшли вихід.
Дослідники використовували гель-полімерний електроліт, який може деформуватися в процесі заряджання через зміни розміру кремнію. Але просте потрапляння частинок кремнію в гель не допоможе, вони повинні бути пов'язані на хімічному рівні. З цієї причини суміш гелю і мікрочастинок опромінювали електронним променем. Це дало змогу створити ковалентні зв'язки між ними, які забезпечили кращу стабільність і одночасно згладжували наслідки розширення.
У результаті вчені отримали батареї, які були більш стабільними і мали схожі властивості зі звичайними літій-іонними батареями, але у них було збільшення щільності енергії на 40%. За словами вчених, нове дослідження наближає їх до створення стабільної літій-іонної батареї з високою щільністю енергії. Автори дослідження вважають, що процес виробництва такої батареї настільки простий, що цей метод готовий до застосування. Тепер залишилося з'ясувати, як цей метод насправді працюватиме в повнорозмірній батареї.