Их производительность возрастет в три раза
Себестоимость производства снизится, а безопасность для окружающей среды повысится
Мы еще раз стали свидетелями, как ученые почерпнули вдохновение у природы, и еще раз это случилось в момент беспечного отдыха.
Фото: Pixabay.
Несколько месяцев назад Захари Фейворс, аспирант Калифорнийского университета в Риверсайде (США), отдыхал на пляже и сделал нечто вполне обычное, что все мы когда-либо делали: он набрал горсть песка. Однако вместо того, чтобы тут же пропустить его сквозь пальцы, он задумался о том, что песок состоит в основном из кварца, иначе говоря из диоксида кремния. Затем на инженерном факультете в Риверсайде, используя пляжный песок в качестве сырья, им была создана литий-ионная батарея, продолжительность заряда которой втрое превышает современные стандарты. Новая батарея не только имеет высокую производительность, но и низкую себестоимость, она нетоксична и безопасна для окружающей среды.
Задачи исследователей
Автор: Krzysztof Woźnica vía Wikimedia Commons
Группа ученых, в которую вошли Михримах Озкан, Ченгиз Оскан и Захари Фейворс, работает над улучшением литий-ионовых аккумуляторов, уделяя особое внимание аноду, или негативному элементу батареи. В настоящее время самым используемым материалом для изготовления анода является графит. Тем не менее, учитывая то, что мощность электронных устройств непрестанно растет, этот материал перестает быть эффективным. С другой стороны, производители берут на замену нанометрический кремний, однако с ним также связан ряд проблем: он слишком легко разлагается, и массовое производство является затруднительным. Фейворсу и его коллегам удалось решить обе проблемы, результаты их исследования уже опубликованы в Scientific Reports издательства Nature.
На схеме показано, как песок превращается в чистый нанокремний. Источник изображения: UCR Today
Решение проблем
Слева направо, Михримах Озкан, Ченгиз Озкан и Захари Фейворс у себя в лаборатории.
После прогулки по пляжу Фейворс вернулся в университетскую лабораторию. Он перемолол песок до наночастиц и очистил его от примесей. Растворил в очищенном кварце два других материала, присутствующих в морской воде в изобилии, и подогрел полученную смесь. Получился чистый кремний. На этом он не остановился. Исследователи заметили, что в чистом виде кремний размера наночастиц имеет пористую структуру, что повышает производительность батарей я в три раза, по сравнению с обычными аккумуляторами. Это открытие будет полезно всем нам, потребителям, так как продлит жизнь аккумуляторам в наших мобильных телефонах и в разы сократит необходимость их подзарядки.
