Это прорыв: ученые из Южной Кореи знают, как увеличить емкость аккумуляторов в 10 раз
Секретным компонентом литий-металлических батарей станет ультратонкий литий.
Ученые из Южной Кореи совершили настоящий прорыв: они нашли способ, как решить важную техническую проблему литий-металлических батарей. Их метод поможет в 10 раз увеличить емкость современных аккумуляторов.
Об этом сообщает издание Advanced Energy Materials.
Причина, по которой разработчики заинтересованы в применении литий-металлических батарей, заключается в том, что они обладают превосходной плотностью энергии. А все благодаря металлическому литию. Ученые надеются заменить графит, используемый для анода в современных литиевых батареях, на этот "материал мечты", но прежде им предстоит решить ряд проблем.
Одна из ключевых проблем — это возникновение так называемых игольчатых структур (их еще называют дендритами). Они образовываются на поверхности анода при зарядке аккумулятора, затем проникают через барьер между анодом и другим электродом батареи, катодом, вследствие чего возникает короткое замыкание, выход из строя или даже возгорание батареи.
Поэтому многие исследования в этой области сосредоточены на предотвращении образования дендритов, и недавно миру было явлено несколько многообещающих и творческих решений. Многие из них сосредоточены на формировании защитного слоя между анодом и электролитом, который переносил бы заряд между электродами во время цикла. Некоторые исследователи назвали такие слои "маслом для аккумуляторов", кто-то предложил специальные добавки и даже аккумуляторы, самостоятельно создающие защитные слои.
"Образование дендритов лития очень зависит от природы поверхности литиевых анодов", — говорит автор исследования, профессор Йонг Мин Ли из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (Южная Корея). "Поэтому важнейшей стратегией для LMB (литий-металлическая батарея) является создание эффективного интерфейса из твердых электролитов (SEI) на поверхности лития".
Ли и его коллеги подошли к этой проблеме, используя порошок металлического лития в качестве отправной точки, который создает большую площадь поверхности и позволяет создавать тонкие и широкие электроды. Однако одним из недостатков этого метода является неровность поверхности, которая снова приводит к выходу батареи из строя.
Решение, как выяснили ученые из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук, может заключаться в нитрате лития. Добавив его, команда исследователей смогла создать ультратонкие литий-металлические аноды с гладким и однородным межфазным слоем на поверхности. Это доказало, что батарея стабильна в течение 450 циклов зарядки, в которых она сохраняла 87 процентов своей емкости и показывала кулоновскую эффективность 96 процентов.
"Мы ожидаем, что предварительная добавка стабилизированных литием добавок в электрод LMP станет ступенькой к коммерциализации крупномасштабных литий-металлических, литий-серных и литий-воздушных батарей с высокой удельной энергией и длительным сроком службы", — прокомментировал профессор Ли.