Скоро будет крупное обновление одного из самых важных материалов, используемых в существующих электромобилях. Группа исследователей из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Стэнфордского университета создала покрытие, которое может воплотить идею перезаряжаемой литий-металлической батареи в реальность.
Почему литий-металлический аккумулятор так важен? Просто потому, что у него есть потенциал превзойти хорошо известный литий-ионный аккумулятор по всем параметрам. Если бы батарея использовала легкий литий вместо того, чтобы полагаться на гораздо более тяжелый графит, она могла бы хранить на треть больше энергии на фунт, чем литий-ионная батарея, и оставалась бы легче.
Литий-металлические батареи также имеют широкий спектр применения – от электромобилей до смартфонов. Однако это строгое только с одним условием; они должны перестать взрываться в большие огненные шары во время лабораторных испытаний. Стэнфордский доктор философии Студент Дэвид Макканик, соавтор исследования, сказал: «Емкость обычных литий-ионных батарей почти полностью разработана. Поэтому крайне важно разрабатывать новые типы батарей, чтобы удовлетворить жесткие требования к удельной мощности современных электронных устройств ».
Команда Stanford / SLAC добилась прогресса в этом отношении, ограничив количество дендритов. По сути, в автомобильном аккумуляторе есть маленькие игольчатые структуры, которые протыкают разделитель, используемый для изоляции катода и анода от аккумулятора. Разделитель расположен между положительной и отрицательной сторонами. Однако при образовании эти дендриты могут стать реальной проблемой для литий-металлических батарей. Проще говоря, они могут вызвать короткое замыкание в легковоспламеняющейся аккумуляторной жидкости.
По словам команды, ограничение дендритов – это огромный шаг вперед. Чжэнань Бао, профессор химического машиностроения, а также ведущий автор статьи вместе с И Цуй, профессором материаловедения, инженерии и фотоники в SLAC, сказал: «Мы движемся к святому Граалю – литий-металлическим батареям». Команда провела испытания покрытия на аноде литий-металлической батареи, где обычно образуются дендриты.
АккумуляторыВ пресс-релизе говорится: «После 160 циклов их литий-металлические элементы по-прежнему выдавали 85 процентов энергии, которую они израсходовали в первом цикле. Обычные литий-металлические элементы вырабатывают около 30 процентов после стольких циклов, что делает их почти бесполезными, даже если они не взрываются ». Покрытие может остановить образование дендритов, останавливая любые нежелательные химические реакции и сводя к минимуму химическое накопление на аноде.
Другой соавтор исследования, Стэнфордский доктор философии. Студент Чжиао Ю сказал: «Наша новая конструкция покрытия делает литий-металлические батареи стабильными и перспективными для дальнейшего развития». Наши пальцы скрещены, когда мы наблюдаем, как будущее литий-металлического аккумулятора обретает форму!
