Електрически автомобили с по-дълъг пробег и по-издръжливи батерии – това е обещанието, което дава нов електрод на базата на силиций. Той е предназначен за следващото поколение литиеви батерии, които ще бъдат по-мощни, стабилни и устойчиви. Пробивът е резултат от проучване, публикувано в списание Nature Nanotechnology, ръководено от д-р Сюекун Лу от Лондонския университет „Куин Мери“ с участието на Университета в Пиза.

Решение на основен технологичен проблем

В основата на иновацията е двуслоен анод с високо съдържание на силиций, способен да съхранява много повече енергия от конвенционалните графитни аноди. Досега употребата на силиций в батериите беше ограничена, тъй като материалът има склонност да се разширява по време на зареждане, което води до бързото му износване. Новият дизайн обаче предотвратява тази деформация, като запазва вътрешната структура и осигурява стабилност дори след многобройни цикли на зареждане и разреждане.

Професор Антонио Бертеи от катедрата по гражданско и индустриално инженерство в Университета в Пиза обясни, че този резултат проправя пътя за широкомащабна и икономически изгодна употреба на силиций в литиевите батерии. Според него увеличаването на съдържанието на силиций може значително да удължи пробега на електрическите превозни средства, без да се компрометира техният живот. Той добави, че решението е надеждно, но все още трябва да бъде приложено в по-голям мащаб и щателно тествано, преди да достигне пазара.

Професор Бертеи поясни, че силицият може да съхранява до десет пъти повече енергия от графита, но доскоро не е било възможно да се използва стабилно. С тази нова двуслойна архитектура екипът е преодолял основното ограничение, създавайки високоефективен електрод, съвместим с индустриалните процеси.

Международно сътрудничество

Проучването, продължило повече от две години и половина, е финансирано от британски институции, сред които Съветът за инженерни и физически науки, институтът „Фарадей“ и Кралската инженерна академия. Университетът в Пиза е единственият италиански партньор, като в проекта участват и други международни центрове като Университетски колеж Лондон, Оксфордският университет, Университетът в Манчестър, Имперският колеж в Лондон и Пекинският технологичен университет.

Приносът на Университета в Пиза е съсредоточен върху анализа на електрохимичните данни и моделирането на механизмите на износване, което осигурява теоретичната основа за разбиране на поведението на материала по време на циклите на зареждане.

Стъпка към по-ефективни електромобили

Това откритие се основава на по-ранни изследвания на професор Бертеи и неговия колега д-р Марко Ланьони, публикувани преди две години. Те са били фокусирани върху бързото зареждане на литиеви батерии. В заключение професор Бертеи заяви, че двата резултата решават основните ограничения на електрическите превозни средства – пробега и времето за зареждане – от допълващи се гледни точки. Заедно те бележат решителна стъпка към по-ефективни, издръжливи и устойчиви батерии.