Отходы солнечных панелей повысили эффективность батарей почти на 100%: что придумали ученые

Исследователи из Циндаоского института биоэнергетики и биотехнологий (QIBEBT) переработали кремний из старых солнечных панелей и использовали его для изготовления литий-ионных батарей, производительность которых оказалась на высоком уровне. Подробности о новой технологии рассказало издание Interesting Engineering.

Кремниевые аноды обеспечивают литий-ионным батареям лучшую плотность энергии и могут повысить производительность даже при более чем 200 циклах зарядки-разрядки.

Идея использовать в производстве аккумуляторов вышедшие из строя фотоэлементы не только поможет сэкономить, но и решит вопрос с утилизацией старых устройств. Такие металлы, как медь и серебро, используемые в солнечных панелях, вероятно, будут пользоваться высоким спросом, но перепрофилирование легкодоступного кремния до сих пор было проблемой. Команда ученых из QIBEBT нашла решение: использовать кремний в литий-ионных батареях.

Обычно в литий-ионных аккумуляторах используются графитовые аноды. Исследования показали, что кремниевые аноды помогают литиевым батареям обеспечивать лучшую плотность энергии. Однако этот материал склонен к значительному расширению и уменьшению объема во время цикла зарядки-разрядки, что приводит к механическим разрушениям анода и ухудшению характеристик энергохранилища. Исследователи использовали частицы кремния (uM-Si) микрометрового размера для изготовления анода.

При тестировании производительности батареи с uM-Si имели лучшую электрохимическую стабильность и сохраняли кулоновский КПД 99,94% даже после 200 циклов зарядки-разрядки. Ученые также изменили состав электролита, что помогло добиться превосходных характеристик, поддержания ионной проводимости на должном уровне и свести к минимуму ненужные реакции.

Команда протестировала аккумуляторы с uM-Si и новым электролитом в течение 80 циклов, чтобы проверить, сохранят ли они свою производительность в суровых условиях. Элементы обеспечивали плотность энергии 340,7 Вт*ч на 1 кг — это довольно хороший показатель для литий-ионной батареи.

Батареи, разработанные с использованием этой технологии, могут работать в суровых условиях и использоваться для широкого спектра функций: от питания электромобилей до хранения энергии для электросети.