Відходи сонячних панелей підвищили ефективність батарей майже на 100%: що придумали вчені

Дослідники з Циндаоського інституту біоенергетики та біотехнологій (QIBEBT) переробили кремній зі старих сонячних панелей і використовували його для виготовлення літій-іонних батарей, продуктивність яких виявилася на високому рівні. Подробиці про нову технологію розповіло видання Interesting Engineering.

Кремнієві аноди забезпечують літій-іонним батареям кращу щільність енергії і можуть підвищити продуктивність навіть за більш ніж 200 циклів зарядки-розрядки.

Ідея використовувати у виробництві акумуляторів фотоелементи, що вийшли з ладу, не тільки допоможе заощадити, а й вирішить питання з утилізацією старих пристроїв. Такі метали, як мідь і срібло, що використовуються в сонячних панелях, ймовірно, будуть користуватися високим попитом, але перепрофілювання легкодоступного кремнію досі було проблемою. Команда вчених з QIBEBT знайшла рішення: використовувати кремній у літій-іонних батареях.

Зазвичай у літій-іонних акумуляторах використовуються графітові аноди. Дослідження показали, що кремнієві аноди допомагають літієвим батареям забезпечувати кращу щільність енергії. Однак цей матеріал схильний до значного розширення та зменшення об'єму під час циклу заряджання-розряджання, що призводить до механічних руйнувань анода та погіршення характеристик енергосховища. Дослідники використовували частинки кремнію (uM-Si) мікрометрового розміру для виготовлення анода.

При тестуванні продуктивності батареї з uM-Si мали кращу електрохімічну стабільність і зберігали кулонівський ККД 99,94% навіть після 200 циклів зарядки-розрядки. Вчені також змінили склад електроліту, що допомогло домогтися чудових характеристик, підтримання іонної провідності на належному рівні і звести до мінімуму непотрібні реакції.

Команда протестувала акумулятори з uM-Si та новим електролітом протягом 80 циклів, щоб перевірити, чи збережуть вони свою продуктивність у суворих умовах. Елементи забезпечували щільність енергії 340,7 Вт*год на 1 кг — це досить хороший показник для літій-іонної батареї.

Батареї, розроблені з використанням цієї технології, можуть працювати в суворих умовах і використовуватися для широкого спектра функцій: від живлення електромобілів до зберігання енергії для електромережі.

Раніше ми повідомляли про те, що натрій-іонні акумулятори точно замінять літієві. Дослідники з Канади змогли зрозуміти, що саме впливає на нестабільність елементів натрій-іонної батареї, і тепер ці недоліки можна буде усунути.