Це прорив: учені з Південної Кореї знають, як збільшити ємність акумуляторів у 10 разів
Секретним компонентом літій-металевих батарей стане ультратонкий літій.
Вчені з Південної Кореї зробили справжній прорив: вони знайшли спосіб, як вирішити важливу технічну проблему літій-металевих батарей. Їхній метод допоможе в 10 разів збільшити ємність сучасних акумуляторів.
Про це повідомляє видання Advanced Energy Materials.
Причина, чому розробники зацікавлені в застосуванні літій-металевих батарей, полягає в тому, що вони володіють чудовою щільністю енергії. А все завдяки металевому літію. Вчені сподіваються замінити графіт, який використовується для анода в сучасних літієвих батареях, на цей "матеріал мрії", але спершу їм треба буде розв'язати низку проблем.
Одна з ключових проблем — це виникнення так званих голчастих структур (їх ще називають дендритами). Вони утворюються на поверхні анода під час зарядки акумулятора, потім проникають через бар'єр між анодом й іншим електродом батареї, катодом, внаслідок чого виникає коротке замикання, вихід з ладу або навіть загоряння батареї.
Тому багато досліджень в цій галузі зосереджені на запобіганні утворення дендритів, і нещодавно світу були представлені кілька великонадійних і творчих рішень. Багато з них зосереджені на формуванні захисного шару між анодом та електролітом, який переносив би заряд між електродами під час циклу. Деякі дослідники назвали такі шари "оливою для акумуляторів", хтось запропонував спеціальні добавки й навіть акумулятори, які самостійно створюють захисні шари.
"Утворення дендритів літію дуже залежить від природи поверхні літієвих анодів", — говорить автор дослідження, професор Йонг Мін Лі з Інституту науки й технологій Тегу Кьонбук (Південна Корея). "Тому найважливішою стратегією для LMB (літій-металева батарея) є створення ефективного інтерфейсу з твердих електролітів (SEI) на поверхні літію".
Лі та його колеги підійшли до цієї проблеми, використовуючи порошок металевого літію як відправну точку, яка створює велику площу поверхні й дозволяє створювати тонкі та широкі електроди. Однак одним із недоліків цього методу є нерівність поверхні, яка знову призводить до виходу батареї з ладу.
Рішення, як з'ясували вчені з Інституту науки і технологій Тегу Кьонбук, може полягати в нітрат літію. Додавши його, команда дослідників змогла створити ультратонкі літій-металеві аноди з гладким та однорідним міжфазним шаром на поверхні. Це довело, що батарея стабільна протягом 450 циклів зарядки, в яких вона зберігала 87 відсотків своєї ємності й показувала кулонівську ефективність 96 відсотків.
"Ми очікуємо, що попередня добавка стабілізованих літієм добавок в електрод LMP стане сходинкою до комерціалізації великомасштабних літій-металевих, літій-сірчаних і літій-повітряних батарей з високою питомою енергією і тривалим терміном служби", — прокоментував професор Лі.
Раніше ми повідомляли про те, що Foxconn анонсував створення "акумулятора майбутнього". Розробник вирішив зробити ставку на акумулятори з твердим електролітом.