Высокопроизводительные аккумуляторы необходимы для широкого спектра применений, включая электромобили, смартфоны, ноутбуки и другие портативные устройства. Спрос на более емкие, легкие и долговечные батареи постоянно растет. Одним из наиболее перспективных направлений в области разработки аккумуляторов является создание твердотельных батарей.
Твердотельные аккумуляторы отличаются от традиционных литий-ионных аккумуляторов тем, что в них вместо жидкого электролита используется твердый электролит. Твердый электролит обеспечивает ряд преимуществ, включая более высокую плотность энергии, увеличенный срок службы и повышенную безопасность. Однако создание твердотельных аккумуляторов с высокими характеристиками является сложной задачей. Одним из ключевых компонентов твердотельных аккумуляторов является анод. Анод отвечает за хранение лития. Кремний является одним из наиболее перспективных материалов для анодов твердотельных аккумуляторов, благодаря своей высокой емкости и низкому потенциалу. Однако кремниевые аноды имеют ряд недостатков, включая нестабильность и механические разрушения при циклировании.
В новой статье, опубликованной в журнале Nature Materials, исследователи из Университета Юстуса Либиха в Гиссене, Университета Марбурга, Института исследований железа Макса Планка и Университета Торонто представили результаты исследования свойств кремниевых анодов в твердотельных батареях. Исследователи использовали различные экспериментальные и теоретические методы для количественной оценки переноса лития в электроде, сильного механического изменения объема кремния во время процессов зарядки и разрядки и реакции с твердым электролитом.
Результаты исследования показали, что кремниевые аноды обладают большим потенциалом для улучшения характеристик твердотельных аккумуляторов. Исследователи разработали новый подход к модификации поверхности кремниевых анодов, который позволил повысить их стабильность и устойчивость к механическим разрушениям. Кроме того, исследователи предложили новый механизм реакции кремния с твердым электролитом, который объясняет наблюдаемое поведение кремниевых анодов при циклировании.
Источник:
Ханью Хо и др., Химико-механические механизмы разрушения кремниевого анода в твердотельных батареях (Hanyu Huo et al, Chemo-mechanical failure mechanisms of the silicon anode in solid-state batteries), Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-023-01792-x
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!