Созданная исследователями из Бостонского колледжа (США) наноразмерная решетчатая структура позволяет получать батареи с длительным сроком службы, высокой скоростью заряда и большой емкостью.

Анодный материал аккумулятора должен эффективно накапливать и отдавать ионы лития. Обычно для изготовления анода используют привычный и недорогой графит.

Измеренные характеристики «наносетей»

Авторы работы синтезировали свои «наносети», используя установку для химического осаждения из паровой фазы, в рабочем объеме которой находились титановая фольга, силан SiH₄ и тетрахлорид титана TiCl₄. Полученная решетчатая структура дисилицида титана TiSi₂ затем покрывалась кремниевыми частицами, которые и обеспечивали материалу высокую эффективность запасания ионов.

«Наносети» показали в экспериментах удельную емкость более 1 000 мА•ч/г, причем при заряде и разряде регистрировались токи в 8 400 мА/г, то есть в 5–10 раз превосходящие показатели аналогичных современных устройств. Емкость обычных литий-ионных аккумуляторов составляет примерно 4–12 тыс. мА•ч; такие значения, как можно заметить, будут доступны при использовании всего 4–12 г нового материала. Кроме того, «наносети» продемонстрировали завидную долговечность: исследователи отметили падение емкости всего на 0,1% в промежутке между двадцатым и сотым циклами заряда/разряда.

По словам авторов, высокие характеристики материала объясняются его способностью сохранять структуру кристаллической основы — дисилицида титана — при заряде и разряде. В ближайшем будущем исследователи проведут новые эксперименты, в которых оценят возможность применения «наносетей» в качестве катодного материала.

Модель «наносетей» и их реальное изображение

Полная версия отчета будет опубликована в журнале Nano Letters.