Не будут взрываться: ученые нашли способ сделать литиевые батареи безопаснее
Новое открытие позволит не только создавать более безопасные литиевые батареи, но и может пригодиться в других областях.
Исследователи из Корнеллского университета достигли рекордно высокой проводимости в твердотельных литий-ионных батареях, использовав инновационное расположение макроцикла и молекул клетки. Об этом пишет Interesting Engineering.
В университете заявили, что исследователи достигли ионной проводимости до 8,3 X 10-4 Сименс на сантиметр. Этот результат открывает путь к созданию более безопасных литиевых батарей в ближайшем будущем.
"Эта проводимость является рекордно высокой для этих молекулярных твердотельных литий-ионных электролитов", — подчеркнул студент Чжуна Юйчжэ Ван.
Как объяснят в издании, в обычных установках литий-ионных аккумуляторов ионы, переносящие электрический ток, движутся в жидком электролите. Однако жидкие электролиты могут образовывать остроконечные дендриты между анодом и катодом, двумя клеммами аккумулятора. Образовавшаяся таким образом новая цепь может закоротить батарею, и даже привести к взрыву. Именно это является причиной возгораний литий-ионных батарей.
Альтернативным вариантом является использование твердотельных батарей. Однако в твердом электролите ионы движутся медленнее, поскольку сталкиваются с большим сопротивлением.
Исследовательская группа выступила с идеей создания пористого кристалла, который позволил бы ионам более плавно перемещаться внутри твердотельного электролита. В свою очередь Чжун Юйчжэ Ван разработал метод слияния двух эксцентричных молекулярных структур, макроциклов и молекулярных клеток, которые имеют комплементарные формы.
"Как макроциклы, так и молекулярные клетки имеют внутренние поры, в которых могут находиться и проходить ионы. Используя их в качестве строительных блоков для пористых кристаллов, кристалл будет иметь большие пространства для хранения ионов и взаимосвязанные каналы для транспортировки ионов", — объяснил Чжун Юйчжэ Ван.
Ученые также отмечают, что результаты исследования не сводятся только к созданию более безопасных литий-ионных батарей. Исследовательская группа сейчас работает над синтезом новых молекул и достижением новых геометрий с этими молекулами. Потенциальные области применения — разделение ионов для очистки воды и создание смешанных ионно-электронных структур для биоэлектронных схем и датчиков.
"Молекулярная клетка и макроцикл известны уже давно, но то, как можно по-настоящему использовать уникальную геометрию этих двух молекул для управления самосборкой новых, более сложных структур, — это своего рода неисследованная область", — подчеркнул Чжун Юйчжэ Ван.
Напомним, согласно данным Ассоциации солнечной промышленности Германии (BSW-Solar), в течение двух лет крупномасштабное хранение энергии в аккумуляторных батареях может увеличиться на 500%.
Также сообщалось, что австралийская компания Altech Batteries показала первый прототип батареи Cerenergy ABS60 емкостью 60 кВт*ч (ABS60) для рынка возобновляемой энергии и сетевых накопителей.