Группа инженеров, химиков и материаловедов из Стэнфордского университета обнаружила, что кратковременное воздействие напряжения на некоторые типы анодов в литий-кремниевых батареях может восстановить часть их ёмкости. В своей статье, опубликованной в журнале Science, группа описывает, как они экспериментировали с батареями, подавая электрический заряд на несколько типов кремниевых анодов.
Чэнбин Цзинь и Синъюн Тао, оба из Чжэцзянского технологического университета в Китае, опубликовали в том же выпуске журнала статью, в которой изложили работу, проделанную командой.
Общеизвестно, что литий-ионные аккумуляторы служат не очень долго. После определённого количества циклов зарядки/разрядки аккумуляторы начинают удерживать всё меньше и меньше заряда, пока не становятся непригодными для использования и не возникает необходимость в их замене. Из-за этого некоторые производители аккумуляторов начали изучать возможность использования кремниевых анодов.
Эта идея может стать популярной, поскольку команда из Стэнфорда обнаружила, что для некоторых типов литий-ионных аккумуляторов подача пятиминутного импульса электричества непосредственно на анод может восстановить некоторую ёмкость.
Батареи с кремниевым анодом имеют более высокую плотность, чем батареи, изготовленные из других материалов, что увеличивает их ёмкость. К сожалению, при использовании часть кремния начинает разрушаться, что снижает ёмкость. Это происходит из-за того, что в результате разрушения образуются изолированные фрагменты кремния, частично заполненные литием, — они похожи на маленькие островки, непригодные для хранения заряда.
В новом исследовании научная группа обнаружила, что подача электричества непосредственно на анод возвращает некоторые изолированные фрагменты обратно к аноду, и они снова могут удерживать заряд. После тестирования анодной зарядки исследователи протестировали аккумуляторы с чистыми кремниевыми анодами. Подача электричества непосредственно на их аноды привела к частичному восстановлению ёмкости.
В ходе своих экспериментов исследователи обнаружили, что чем больше электричества они подавали, тем больше восстанавливалась ёмкость, но был предел. Слишком большое количество электричества приводило к разрушению электролита. Они также обнаружили, что изменение продолжительности подачи напряжения влияло на восстановление ёмкости. В итоге они выяснили, что подача четырёх вольт в течение пяти минут даёт наилучший результат — увеличение ёмкости на 30%.
