Превзойдут обычные батареи: литий-металлические аккумуляторы стали стабильнее и надежнее
По словам ученых, литий-металлические аккумуляторы могут обеспечить значительно более высокую плотность энергии, чем традиционные литий-ионные.
Исследователи из Стэнфордского университета представили асимметричные растворители на основе эфира, которые, как было обнаружено, ускоряют зарядку литий-металлических аккумуляторов, а также повышают их стабильность и надежность с течением времени. Об этом пишет Tech Xplore.
Как отмечают в издании, сегодня инженеры ищут батареи, которые быстро заряжаются, обладают более высокой плотностью энергии и служат дольше, чем обычные литий-ионные аккумуляторы. К примеру, ученые из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца вывили, что оловянный пенопласт обеспечивает в три раза большую емкость литиевых батарей, чем традиционный графит.
В свою очередь исследователи из Стэнфордского университета сосредоточились на технологии литий-металлических батарей. Эти батареи имеют анод (отрицательный электрод) из металлического лития. По сравнению с литий-ионными батареями, аноды которых изготовлены из графита или кремния, литий-металлические аккумуляторы могут обеспечить значительно более высокую плотность энергии.
Несмотря на свой потенциал, литий-металлические батареи демонстрируют медленную окислительно-восстановительную кинетику и плохую обратимость циклирования, что отрицательно сказываются на их производительности, снижая скорость зарядки и эффективность с течением времени.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа занялась разработкой нового электролитного растворителя. Обычные растворители на основе эфира представляют собой соединения, содержащие две углеводородные группы, связанные атомами кислорода, и являются симметричными. Выявив, что эти симметричные эфирные растворители замедляют скорость обмена ионами лития, ученые приступили к изучению асимметричных эфирных растворителей.
В ходе первоначальных экспериментов было обнаружено, что асимметричные эфирные растворители, разработанные исследователями, значительно улучшают производительность и стабильность литий-металлических батарей.
"Симметричные растворители имеют тенденцию блокировать Li + от анода под действием электрического поля, замедляя перенос заряда. Напротив, асимметричные растворители выстраиваются таким образом, что способствуют более быстрому восстановлению и десольватации Li+", — отметил ведущий автор исследования Рок Чой.
Напомним, сингапурский стартап Flint представил перезаряжаемые аккумуляторы на основе целлюлозы, которые, по словам разработчиков, не перегреваются и полностью разлагаются.