На сегодняшний день аккумулятор, который бы обеспечивал длительное время работы устройства, пока не изобретен. Несмотря на постоянные нововведения разработчиков, характеристики аккумуляторов остановили свой качественный рост, потому заряжать современные гаджеты приходится все чаще и чаще. Промежуточным решением проблемы могут стать аккумуляторы с кремниевым анодом.
Суть в том, что в качестве электролита будет использоваться литиево-ионный наполнитель, но кремниевая основа перспективных анодов будет взаимодействовать с ним гораздо лучше. В будущем, емкости аккумуляторов с кремниевыми анодами могут быть в 10 раз больше емкости современных батарей.
Разработкой кремниевых анодов на протяжении нескольких лет занимается группа ученых из Университета Стэнфорда и группа из SLAC National Accelerator Laboratory. Сейчас придуман и протестирован способ получения устойчивых к разрушению кремниевых анодов. В процессе заряда размеры частиц кремния в составе анода вырастают втрое, что приводит к их быстрому разрушению и ухудшает параметры аккумуляторов. Частицы анода, в свою очередь, из-за взаимодействия с электролитом покрываются тонкой пленкой вещества, что снижает их характеристики.
В итоге решение было подсмотрено в природе — ученые переняли форму инкапсулирования частиц у фрукта граната, в котором зерна разделены оболочкой. В итоге крупные частицы кремния заключаются в оболочку из никеля, на котором выращивается графеновая оболочка. Затем осуществляется процесс травления в кислоте, вымывающий никель. В итоге ученые получили набор тесно связанных графеновых оболочек с частицами кремния внутри. Графеновые оболочки гибкие, но при этом, не теряют основную форму, В процессе заряда частицы кремния раздуваются до определенного размера, но остаются внутри оболочки даже тогда, когда разрушаются. Батарея с таким анодом сумеет выдержать большее число циклов разряда и заряда.
