Ученые придумали, как сделать литий-ионные аккумуляторы долговечнее на 750%, и поможет в этом обычная вода

В современном мире аккумуляторные батареи повсюду. Они в телефонах, ноутбуках, машинах, часах и т.п. Поэтому крайне важно, чтобы аккумуляторы работали как можно дольше и при этом оставались безопасны для окружающего мира.

Над этой задачей работают ученые буквально по всему миру. И вот ученые из Корейского института передовых научных исследований, похоже, нашли способ, как улучшить работу литий-ионных аккумуляторов сразу на 750%. И поможет в этом вода.

Новый защитный слой и его возможные перспективы

Главной проблемой современных литий-ионных АКБ является тот факт, что с течением времени внутри начинают формироваться так называемые дендриты которые не только снижают емкость самого аккумулятора, но и в конечном итоге приводят к поломке аккумулятора и даже короткому замыканию.

Да, ученые работают над этой проблемой и в традиционном варианте пытаются покрыть катод защитным слоем, который пока не показывал высокой эффективности. Да и зачастую был выполнен из крайне токсичных материалов.

Итак, в рамках лабораторных исследований ученые смогли создать защитный слой из полых нановолокон, где за основу был взят природный полимер, а именно гуаровая камедь (получается из растений). Но, самое главное, растворителем в этом случае выступает ни какой-нибудь токсичный раствор, а обычная вода, что делает сам процесс и батарею максимально безопасными для окружающей среды.

Межфазные и бифункциональные свойства защитной мембраны C-Li@P. a,b) Схематическое изображение и виды поперечного сечения и сверху (a) мембран C-Li@P и (b) P после 10-го и 50-го циклов. c, d) Профили напряжения симметричных элементов, оснащенных голыми Li, P мембранами, C-Li@P мембранами и c) тремя различными мембранами с различным соотношением CMGG-Li и PAM. d) Увеличенный профиль за период с 430 по 440 час при плотности тока 1 мА/см−2 и ёмкости 1 мАч/см−2.

При этом секрет этого покрытия заключен в том, что полы нановолокна не просто покрывают литий-металл. Из них формируется, можно сказать, «тоннель-дорога» для ионов лития.

Таким образом, убирается хаотичное перемещение ионов лития и резко снижается вероятность образования дендритов.

Кстати, тесты показали, что аккумуляторы, в которых был применен подобный защитный слой, проработали на 750% дольше по сравнению с аналогичными аккумуляторами, но без такого защитного слоя.

Также спустя 300 циклов заряд/разряд батарея с защитным покрытием сохранила почти 94% от своей первоначальной емкости.

Да, безусловно, это пока лишь лабораторные тесты и до реальных прототипов промышленного масштаба еще очень далеко. Но сам факт того, что такие вот изменения возможны, дают надежду, что в скором времени мы можем получить гораздо более долговечные и при этом безопасные аккумуляторы.