Чифт силициеви батерии, моля!

Заредихте ли батерията на телефона си? Достатъчно пълна ли е батерията на лаптопа ви? Какво ще кажете за електрическата четка за зъби? Самобръсначката? В забързаното ни ежедневие ползваме толкова много електроуреди, че в един момент се оказваме под контрола на ... батериите!

Колко време издържа дадена джаджа без нуждата от презареждане е един от основните критерии за оценка на бъдещата ни покупка. Появата на литиево-йонните батерии доведе до истинска революция на пазара за електроника. Макар през последните години "животът" на батериите да се повиши неимоверно много, ние продължаваме да искаме по-добри!

Въпросът с капацитета на батериите - или колко време ще ни служат, не е свързан само с нашата глезотия или мързел. Разработката на батерии, които могат да акумулират повече енергия, ще даде тласък на развитието, например на автомобилостроенето и ще помогне за появата на екологично чистите електромобили по улиците. Публикация в издание на списание Нейчър, специализирано в областта на нано-технологиите, показва как напредъкът на технологиите може да позволи разработката на 10 пъти по-ефективни батерии и да доведе до появата на лаптопи, които могат да работят с дни или електрически автомобили, които с едно зареждане да изминават стотици километри.

Поглед в черната кутия

Какво става вътре в батерията? Когато включим зарядното устройство, положително заредените литиеви йони "поемат" електрони от отрицателно заредения електрод (катод) и мигрират към положително заредения електрод (анод). Повърхността на анода в съвременните батерии е покрита със слой графит - водородни атоми, всеки от които улавя по един отрицателно зареден литиев йон. При разреждането на батерията настъпва обратния процес - литиевите йони отдават електроните, прехвърляйки енергия към устройството, което се захранва, например мобилен телефон, и се завръщат към катода.

Силицият излиза на сцената

Ако анодът бъде покрит със силиций, вместо с въглерод, неговият капацитет за свързване на литиеви йони би нараснал много - теоретично, всеки атом силиций може да "улавя" по 4 литиеви йона! Всеки опит да се замени графита със силикон обаче, до днес е бил неуспешен - улавяйки литиевите йони, силициевото покритие увеличава обема си с 400%, при което се разрушава и разпрашава, оставяйки анода оголен.

Екип от изследователи от Университета Станфорд, САЩ, обаче явно са намерили начин да преодолеят този проблем. Екипът, начело с Йи Куи, разработил нов вид анод, при който покритието е изградено от нано-тръби от силиций. В този случай, формата и еластичността на отделните силициеви нишки позволяват на анода да поеме по-голямото количество литиеви йони, без да бъде нарушена целостта на силиконовото покритие. С натрупването на литиеви йони, нишките силиций набъбват, но тъй като са сравнително къси, а и наред с това са пространствено разделени, промяната на обема не се отразява по никакъв начин на целостта им. В резултат, новите батерии могат да "поемат" 10 пъти по-голямо количество енергия.

За нас остава да се надяваме, че появата на новите батерии на пазара ще стане скоро. До тогава да помечтаем за времето, когато ще можем да играем на лаптопа си с дни...