| Разработчики: | Московский физико-технический институт (МФТИ) |
| Дата премьеры системы: | 2026/02/12 |
| Отрасли: | Электротехника и микроэлектроника |
Основная статья: Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion)
2026: Представление способа продления работы высокоёмких литий-ионных аккумуляторов с кремниевым анодом
Ученые Института электродвижения МФТИ нашли простой и технологичный способ в разы продлить работу высокоёмких литий-ионных аккумуляторов с кремниевым анодом – вместо сплошной металлической подложки использовать медную фольгу с отверстиями. Работа позволит сильно удешевить и масштабировать производство компактных и энергоёмких батарей. Об этом университет сообщил 12 февраля 2026 года.
Электромобили, дроны, портативная электроника – работу всех этих устройств обеспечивают литий-ионные аккумуляторы. Их ёмкость уже достигает теоретического предела, а потребность в энергии только растёт.
Выйти за этот предел вполне реально, если заменить традиционный графитовый анод на кремниевый. Его теоретическая ёмкость почти в десять раз выше, он быстро заряжается, работает при низких температурах и позволяет создавать тонкие и компактные устройства. Но его применение ограничено из-за быстрой деградации в процессе зарядки и разрядки. Когда частицы кремния поглощают и отдают ионы лития, анод сильно разбухает, увеличивается в объёме в три-четыре раза, а затем сжимается. Это быстро приводит к появлению трещин и отслаиванию, и аккумулятор выходит из строя.Международный конгресс по anti-age и эстетической медицине — ENTERESTET 2026 
Решение нашли учёные МФТИ: они поменяли не состав анода, а конструкцию его токосъёмной подложки. Вместо сплошного металла они использовали перфорированную медную фольгу с отверстиями диаметром 250 и 500 микрометров.
 | Накопленный опыт учёных со всего мира подсказал, что продлить ресурс батарей с анодом из кремния можно, например, с помощью губчатых металлических подложек со сложной трёхмерной структурой. Но производить их дорого, а внедрять в серийное производство технологически сложно. Мы нашли другой, очень простой и легко масштабируемый вариант — перфорировать медную фольгу прежде, чем наносить на нее электродный материал. Так формируется нужная нам трехмерная структура анода с активным кремний-графитовым композитом, пронизывающим токопроводящий металлический лист. Эта конструкция гораздо более стабильна по сравнению с обычным электродом, где активный анодный материал нанесен ровным слоем на разные стороны токосъёмника, рассказал Валерий Кривецкий, заведующий лабораторией инженерии и технологий химических источников тока МФТИ. |  |
Эксперименты показали: замена сплошной медной фольги на фольгу с отверстиями позволила сохранить ёмкость кремнийсодержащего анода с 60 до 90% после 100 циклов заряд-разряд. Похожего эффекта удалось добиться и при четырехкратном повышении тока разряда. Причём чем меньше диаметр отверстия, тем более выраженным оказался эффект стабилизации.
| | Мы ещё не до конца понимаем, как перфорированная фольга позволяет стабилизировать работу кремнийсодержащих анодов. Скорее всего на это влияют и механические свойства такой взаимопроникающей структуры, и пропитка пористой пленки электролитом, и распределение связующих компонентов, и их прочное соединение с подложкой. Возможно, активный материал, который проникает в отверстия в фольге, выполняет роль «стежков» и прочно связывает обе стороны электрода между собой. Это не даёт ей отслаиваться— добавила Олеся Каракулина, старший научный сотрудник лаборатории инженерии и технологий химических источников тока МФТИ. | |
Внедрить инновацию в производство можно уже сейчас, ведь в работе учёные специально использовали только коммерчески доступные материалы и оборудование, которое часто встречается на производстве.
