Використання піску для підвищення продуктивності батареї

Дослідники інженерного коледжу Ріверсайт Бернс (Каліфорнійський університет) винайшли літій-іонну батарею, яка втричі перевершує стандарти, встановлені сучасною індустрією. Основний матеріал винаходу – пісок.

“Це Святий Грааль – низька вартість, нульова токсичність, екологічно чистий спосіб отримання високої продуктивності анодів літій-іонного аккумулятору.” – відмітив Захарі Фейворс, аспірант Каліфорнійського університету.

Ідея “пісочної батареї” прийшла Фейворсу шість місяців тому, під час відпочинку на пляжі у Сен Клемен. Уважно розглянувши пісок у своїй долоні, він помітив, що той в основному складається з кварцу та діоксиду кремнію.

Його дослідження полягають у створенні кращої літій-іонної батареї, в першу чергу для персональної електроніки та електромобілів. Особливу увагу Фейворс приділяє аноду (негативній стороні батареї).

Сьогодні дослідники зосереджені на використанні кремнію на нанорівні, проте існує проблема швидкого пониження якості кремнію, до того ж його важко виробляти у великій кількості. Фейворс мав намір вирішити обидві ці проблеми. Він досліджував пісок, намагаючись знайти місце в Сполучених Штатах, з найбільшою концентрацією кремнію. Це привело його на схід Далласу, саме там він провів своє дитинство.

Зразки піску, з якими Фейворс повернувся до лабораторії Каліфорнійського університету, були розглянуті на нанорівні. Під дією рафінації, вони змінили свій колір від коричневого до яскраво-білого, нагадуючи тепер забарвленням та текстурою цукрову пудру. Тоді, до очищеного кварцу він додав перетерту сіль та магній. Сіль поглинає тепло, а магній забезпечує виділення кисню з кварцу, в результаті чого виникає чистий кремній.

Дослідники були задоволені ходом процесу. Вони також зіткнулися з додатковою приємною несподіванкою. Чистий нано-кремній утворюється у формі консистенції у дуже пористій кременевій губці. Ця пористість виявилася ключем до поліпшення продуктивності батареї на основі нано-кремнію.