Ученые научились делать надежные литий-металлические батареи: чем они лучше обычных

Исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сделали новаторское открытие, которое может повысить безопасность и эффективность литий-металлических батарей, информирует SciTechDaily. Ученые обнаружили, что атомы лития образуют уникальную 12-гранную форму, что снижает риск взрыва, если использовать особый безкоррозионный метод осаждения лития, то это приведет к повышению безопасности и производительности, о чем они заявили в своей научной работе.

Как известно, литий-металлические батареи могут удерживать примерно вдвое больше энергии, чем литий-ионные, но они также представляют гораздо больший риск возгорания или даже взрыва. До сих пор преобладало мнение, что выбор электролитов в растворе определяет форму, которую литий образует на поверхности — напоминает ли структура куски или столбцы. У исследователей Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе была другая идея.

Исследователи разработали новую технику осаждения лития быстрее, чем образуется коррозия. Они пропускали ток через гораздо меньший электрод, чтобы быстрее выталкивать электричество. Однако требовался баланс, потому что слишком сильное ускорение процесса привело бы к тем же остроконечным структурам, которые вызывают короткие замыкания. Команда решила эту проблему, изменив форму своего крошечного электрода.

Они наносили литий на поверхности с использованием четырех разных электролитов, сравнивая результаты стандартной техники и своего нового метода. При коррозии литий сформировал четыре отчетливые микроскопические формы. Тем не менее с их безкоррозионным процессом они обнаружили, что литий образует крохотные додекаэдры — не более 2 миллионных долей метра, или примерно среднюю длину одной бактерии — во всех четырех случаях.

Исследователи смогли увидеть форму лития благодаря методу визуализации, называемому криоэлектронной микроскопией или крио-ЭМ, который пропускает электроны через замороженные образцы, чтобы показать детали вплоть до атомного уровня, предотвращая повреждение образцов.

Ученые считают, что их работа совершит настоящий прорыв в эволюции литий-металлических батарей. Новые аккумуляторы вскоре смогут более эффективно питать смартфоны, электромобили и экономить больше места в хранилища солнечной и ветровой энергии.

Ранее Фокус рассказывал, что ученые разработали жидкометаллическую батарею, которая сможет работать 20 лет без потери производительности. Аккумулятором нового типа можно будет воспользоваться уже в 2024 году, заявляют разработчики.

А другие их коллеги создали особую воздушную батарею, которая позволит гаджетам работать дольше. Твердотельная воздушная батарея имеет в качестве электролита полимер под названием нафион, которым заменили обычный жидкий электролит.