Природный материал из водорослей позволит использовать в аккумуляторах кремниевые электроды, в десять раз более эффективные, чем современные графитовые. Это приблизит нас к эре «зеленых» электрокаров и батареек длительного периода работы.

Сегодня, в век синтетических материалов, волокон, лекарств, все еще оказывается полезным посмотреть на примеры природных соединений, которые по своим свойствам и качествам могут превосходить лучшие искусственно синтезированные вещества. Так, ученые предлагают заменить синтетический полимер, используемый в качестве связующего в аккумуляторах, природным – весьма распространенным компонентом водорослей. Они предполагают, что такая замена позволит не только повысить эффективность работы используемых сегодня повсюду – от автомобилей до сотовых телефонов – литиевых батареек, но и ускорить практическое внедрение новых высокоэффективных аккумуляторов на кремниевых электродах.

Полисахарид альгинат, содержащийся в бурых водорослях, не только улучшает характеристики аккумуляторов, но и значительно снижает токсичность их производства, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science.

Авторы работы – наши бывшие соотечественники Глеб Юшин и Игорь Лузинов, работающие сейчас в Технологическом институте штата Джорджия и Университете Клемсона (США).

«Создание более дешевых аккумуляторов с большей емкостью и большим временем работы могло бы оказать серьезное влияние на общество в будущем. Технология с использованием альгината, которую мы предлагаем, может стать кирпичиком в здании более энергоэффективной экономики, где будут широко использоваться электрокары, а сотовые телефоны и ноутбуки будут работать без зарядки гораздо дольше. Они также станут гораздо безопаснее для окружающей среды», – сказал Юшин, слова которого приводит пресс-служба Университета Клемсона.
Альгинаты – недорогие материалы, уже используемые в пищевой промышленности, фармакологии и стоматологии как загустители и стабилизаторы. Добывают их из обычной ламинарии, в которой содержание альгиновой кислоты колеблется от 15% до 30%. Выделять из водорослей (сразу в виде солей) ее можно с помощью обычной соды, поэтому такая технология будет очень «зеленой», безвредной для окружающей среды.

Физические свойства альгинатов идеально подходят для сборки наночастиц кремния или графита в электрод.

Более того, для их внедрения не требуется значительного изменения производственного процесса или самих батарей – производство альгината можно интегрировать в существующий сегодня технологический процесс.

Опытный образец аккумулятора на кремнии и альгинате показал в восемь раз более высокую емкость, чем современные литиевые батарейки, и оставался стабильным в течение 1000 циклов зарядки-разрядки.