Учені навчилися робити надійні літій-металеві батареї: чим вони кращі за звичайні

Дослідники Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі зробили новаторське відкриття, яке може підвищити безпеку та ефективність літій-металевих батарей, інформує SciTechDaily. Вчені виявили, що атоми літію утворюють унікальну 12-гранну форму, що знижує ризик вибуху, якщо використати особливий безкорозійний метод осадження літію, то це призведе до підвищення безпеки та продуктивності, про що вони заявили у своїй науковій роботі.

Як відомо, літій-металеві батареї можуть утримувати приблизно вдвічі більше енергії, ніж літій-іонні, але вони також становлять набагато більший ризик загоряння або навіть вибуху. Досі переважала думка, що вибір електролітів у розчині визначає форму, яку літій утворює на поверхні — чи нагадує структура шматки або стовпці. У дослідників Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі була інша ідея.

Дослідники розробили нову техніку осадження літію швидше, ніж утворюється корозія. Вони пропускали струм через набагато менший електрод, щоб швидше виштовхувати електрику. Однак був потрібен баланс, бо надто сильне прискорення процесу призвело б до тих самих загострених структур, які спричиняють короткі замикання. Команда вирішила цю проблему, змінивши форму свого крихітного електрода.

Вони наносили літій на поверхні з використанням чотирьох різних електролітів, порівнюючи результати стандартної техніки та свого нового методу. Під час корозії літій сформував чотири виразні мікроскопічні форми. Проте з їхнім безкорозійним процесом вони виявили, що літій утворює крихітні додекаедри — не більш як 2 мільйонні частки метра, або приблизно середню довжину однієї бактерії — у всіх чотирьох випадках.

Дослідники змогли побачити форму літію завдяки методу візуалізації, званому кріоелектронною мікроскопією або кріо-ЕМ, який пропускає електрони через заморожені зразки, щоб показати деталі аж до атомного рівня, запобігаючи пошкодженню зразків.

Вчені вважають, що їхня робота зробить справжній прорив в еволюції літій-металевих батарей. Нові акумулятори незабаром зможуть більш ефективно живити смартфони, електромобілі та заощаджувати більше місця в сховищах сонячної та вітрової енергії.

Раніше Фокус розповідав, що вчені розробили рідкометалеву батарею, яка зможе працювати 20 років без втрати продуктивності. Акумулятором нового типу можна буде скористатися вже у 2024 році, заявляють розробники.

А інші їхні колеги створили особливу повітряну батарею, яка дасть змогу гаджетам працювати довше. Твердотільна повітряна батарея має як електроліт полімер під назвою нафіон, яким замінили звичайний рідкий електроліт.