Литий-металлические батареи - это одни из самых перспективных аккумуляторов нового типа. Ведь их потенциальная емкость в 10 раз больше аналогичных литий-ионных АКБ.
Вот только повышенная склонность к образованию дендритов и коррозийное разрушение металлического лития не давали новым батареям полноценно завоевать рынок.
Но научная группа из Университета Райса похоже нашла решение этой проблемы.
Научной группой было предложено довольно изящное решение: используя самый обычный скотч и современные лазерные технологии, у них получилось разработать совершенно новый материал для электрода.
Литий-металлическая батарея и ее главные недостатки
В конструкции литий-металлической батареи анод (который в других АКБ выполнен из графита) реализован из чистого металлического лития.
А так как этот материал обладает повышенной удельной энергией, то металлический литий способен увеличить емкость АКБ в 10 раз, а так же многократно ускорить процесс зарядки.
Вот только есть ряд существенных минусов и главный из них это повышенная склонность к образованию так называемых дендритов.
Металлических наростов, которые существенно сокращают реальную емкость батареи и даже могут привести к возгоранию аккумуляторной батареи в результате внутреннего короткого замыкания.
Что предложили ученые
Для того, чтобы максимально снизить скорость образования дендритов, было предложено следующее решение:
Взять самый обыкновенный скотч, добавить на него немного графена, обернуть им медный токосъемник (который является частью литиевого анода) и выполнить обработку его специально настроенными лазерами.
При этом заготовка была разогрета до экстремальной температуры в 2026 градусов по Цельсию, что изменило первоначальные свойства обрабатываемой детали.
Такая обработка преобразовала медную ленту в пористую структуру, которая стала состоять в основном из кремния и кислорода с небольшими примесями графена.
Эксперименты с полученным таким образом материалом показали, что он может выступать защитной оболочкой для токосъемника, при этом активно поглощая и выделяя металлический литий и при этом не провоцируя формирования нежелательных дендритов.
Кроме этого еще одной серьезной проблемой было сильное окисление металлического лития. Что существенно снижало эффективность и срок службы литий-металлических АКБ. И для снижения этого эффекта приходилось увеличивать анод.
Полученное в ходе эксперимента покрытие решило и эту проблему. Ведь проведенные тесты показали, что срок службы тестируемых прототипов увеличился как минимум в три раза, по сравнению с аналогичными АКБ без специального покрытия.
При этом новые батареи сохраняют как минимум 70% от своей первоначальной емкости спустя 60 циклов заряд-разряд, что так же считается отличным результатом.
Ученые возлагают большие надежды на перспективную разработку и продолжают работать над улучшением характеристик литий-металлических батарей.
Если вам понравился материал, тогда ставим палец вверх и обязательно подписываемся! Спасибо за ваше внимание!
