Согласно закону Мора, скорость компьютерных чипов растет по экспоненте. Увы, к росту мощности батарей эта закономерность не относится. То есть, хотя сами компьютеры развиваются стремительно, питающие их батареи – в лаптопах, мобильных телефонах и других устройствах, снабжнных микропроцессорами – отстают в развитии, вследствие химических ограничений. Однако, благодаря прорыву исследователя из Стенфорда Йи Кюя, литиево-ионные аккумуляторы, питающие большинство этих устройств могут накапливать в 10 раз больше электричества.
Было найдено решение, которому помогли нанотехнологии. Литиво-ионные аккумуляторы работают путем передачи литиевых ионов от анода, обычно сделанного из угля, к металооксидному катоду. Уголный анод может удерживать не более одного иона на шесть атомов углерода. Кремниевый анод, для сравнения, удерживает гораздо больший заряд 4.4 литиевых иона на один атом кремния. Однако при зарядке кремний увеличивает можность в четверо, что приводит к его раскалыванию в качестве анода и делает его таким образом непригодным к использованию в аккумуляторах. Открытие заключается в том, что кремниевые нанообразования шириной 100 нанометров не рвутся при расширении. Это явление пока остается загадкой. Возможно, их незначительные размеры предотвращают разрыв, возможно, что-то иное, или же их своиства принципиально отличны. Однако результаты, полученные Йи Кюем, поражают.
По последним опубликованным данным, Йи Кюй увелисил количество циклов зарядки-разрядки с 30 до 1000 раз, в результате чего мощность достигла показателя свыше 4200 милиампер час, что в 10 раз выше показателей обычного литиево-ионного аккумулятора. Представьте себе ноутбук, который может работать без подзарядки два дня, или электромобиль, проезжающий на одном заряде от Москвы до Крыма. Увеличение емкости аккумулятора скажется буквально на всем, увеличивая срок службы – и уменишая размеры – сотовых телефонов, переносных ПК, и возможно, даже приводя к появлению практичных электромобилей.Кроме того, в то время как современные литиево-ионные аккумуляторы по большей части стабильны и безопастны, многочисленные сообщения в прессе о взрывах ноутбуков указывают на необходимость внимательного отношения к аспекту безопастности. «У нас есть основания полагать, что кремниевый анод с использованием нанотехнологий будет безопасней» заявил Йи Кюй.