Ученые разработали новое защитное покрытие для литий-металлических аккумуляторов, которое препятствует возникновению дентдритов, разрушающих батарею.
Исследователи считают, что литий-металлические аккумуляторы обусловят следующий крупный прорыв в технологии энергонакопителей, поскольку они обладают рядом преимущество по сравнению с литий-ионными. Они способны хранить на 33% больше энергии на единицу массы, а также намного легче, поскольку их анод сделан из лития, а не из графита.
Основная проблема литий-металлических накопителей заключается в том, что в них активно образуются дендриты – небольшие отростки, которые со временем могут проникать сквозь защитную пленку, разделяющую положительные и отрицательные элементы. Это ухудшает эффективность устройства, постепенно разрушая его, и может привести к короткому замыканию, воспламенению.
Недавно ученые из Стэнфордского университета сообщили, что нашли решение этой проблемы. Они создали защитное покрытие, которое значительно ограничивает рост дендритов, создавая сеть молекул, равномерно доставляющих заряженные ионы лития к электроду. Параллельно оно предотвращает нежелательные химические реакции, а также уменьшает накопление химикатов на аноде, повышая стабильность и безопасность.
Команда проверила его на аноде стандартного литий-металлического аккумулятора, который благодаря разработке смог удерживать 85% своего первоначального заряда после 160 циклов перезарядки. Хотя большинство современных аналогов, как правило, сохраняют лишь 30% от начальной энергии при достижении такого же срока службы, что делает их практически бесполезными даже без взрыва.
Более эффективные и легкие аккумуляторы будут востребованы не только в гаджетах, но и других устройствах. Наиболее заметное влияние новая технология окажет на развитие электрических транспортных средств. Например, сейчас около четверти всей емкости батареи тратится на перемещение самого источника питания.
На фото авторы исследования с тестовыми образцами.
Однако основной проблемой всех инноваций является их вывод из стен лаборатории в реальный сектор. Сами ученые говорят, что для коммерческого успеха литий-металлических аккумуляторов потребуется решить еще некоторые их проблемы, чем они и продолжат заниматься. Поэтому, скорее всего, потребуются годы на совершенствование, испытания, прежде чем они появятся в потребительской электронике.
Напомним, что недавно в Сколтехе также придумали, как сделать долговечные и быстро заряжаемые аккумуляторы.
текст: Илья Бауэр, фото: iFixit, Stanford University