Учёные из Стэнфордского университета обнаружили способ восстановления ёмкости литий-ионных аккумуляторов с кремниевыми анодами. Группа инженеров, химиков и материаловедов Стэнфордского университета обнаружила, что подача кратковременного напряжения непосредственно на анод может восстановить часть ёмкости литий-ионных аккумуляторов с кремниевыми анодами Результаты работы были опубликованы в журнале Science.

Литий-ионные аккумуляторы известны своей ограниченной долговечностью. После нескольких циклов зарядки / разрядки они начинают терять ёмкость, что приводит к необходимости замены. Некоторые производители начали исследовать возможность использования кремниевых анодов, которые имеют более высокую плотность и увеличенную ёмкость по сравнению с традиционными материалами.

Снимки кремниевого электрода и металлического электрода лития после подачи кратковременного напряжения 4В в течение 5 секунд на 20-м цикле зарядки / разрядки. На фотографиях не видно следов металлического покрытия лития ни на кремниевом электроде, ни на металлическом электроде лития. Источник: Science (2024). DOI: 10.1126/science.adn1749

Однако при использовании кремниевые аноды начинают фрагментироваться, что снижает их ёмкость. Это происходит из-за образования изолированных фрагментов кремния, которые частично заполнены литием и становятся непригодными для удержания заряда.

Исследователи протестировали батареи с анодами из чистого кремния и обнаружили, что подача электричества приводит к некоторой степени восстановления ёмкости.

Эксперименты показали, что чем больше электричества подавалось, тем больше восстанавливалась ёмкость, но с пределом. Слишком большое электричество приводило к деградации электролита. Изменение продолжительности подачи напряжения также влияло на восстановление ёмкости. Наилучший результат был достигнут при подаче 4 вольт в течение пяти минут, что привело к увеличению ёмкости на 30%.

Эта работа может иметь значительные последствия для разработки более долговечных и эффективных литий-ионных аккумуляторов.