Современные смартфоны используют литий-ионные аккумуляторы, но у них есть свои недостатки. Ключевые элементы - литий и кобальт - дороги и редки, а их производство связано с риском для экологии. Главным кандидатом на замену ученые считают кремний - в теории он может обеспечить в 10 раз большую емкость батареи при тех же габаритах. В таком случае пользователи получили бы возможность обходиться без зарядного устройства целую неделю.
Однако у кремния тоже есть свои слабые стороны. Например, при зарядке такие источники питания увеличиваются в объеме до 300%, что может привести к вздутию, возгоранию или иному критическому повреждению. Чтобы справиться с этой проблемой, ученые разрабатывают новые композиционные материалы, сочетающие в себе наночастицы кремния с графеном. Опытные образцы уже демонстрируют завидную стабильность, но их емкость пока выросла всего на 20%. По всем признакам, данная технология станет доминирующей в следующем десятилетии, что приведет к революции в смартфонах, электромобилях, ноутбуках и т.д.
Кремниевые батареи - лишь одно из многих перспективных направлений развития энергетики. Ученые также исследуют возможность создания аккумуляторов с использованием таких материалов как магния, натрия и того же лития в комбинации с другими элементами. У каждого из них есть свои сильные и слабые стороны, но все они потенциально способны совершить настоящий переворот в способах питания различных устройств.