На фоне научного прогресса и появления техники, опережающей своё время, разработчики столкнулись с техническими проблемами, которые потенциально могут затормозить развитие любой области человеческой деятельности. Среди них далеко не последнее место занимает отсутствие достаточно ёмких аккумуляторов, поэтому производители вплотную занялись разработкой новых. Одним из наиболее перспективных новшеств являются литий-металлические батареи.

От LIB к LMBs

В своё время кислотные батареи стали буквально спасением для развивающейся промышленности, но в итоге их вытеснили литий-ионные (LIB), как обладающие лучшим соотношением энергоёмкости и веса. Но похоже, такая же судьба ждёт и их, поскольку наращивать ёмкость без значительного утяжеления больше не получается. Одной из самых вероятных их замен являются литий-металлические батареи (LMBs), у которых плотность накапливаемой энергии в десяток раз больше. Коренное отличие их состоит в используемых материалах: в LMBs используется металлический литий, а в LIB – графит.

Тем не менее новая технология не обошлась без неприятных сюрпризов. Самый большой из них – появление так называемых дендритов, игольчатых структур, на металлической поверхности анода. Образовывающиеся игольчатые пики состоят из металлического лития, выпадающего из электролита во время цикла зарядки-разрядки. Формирующиеся металлические иглы прокалывают мембрану и вызывают короткое замыкание с последующим возгоранием батареи. Эта проблема является камнем преткновения для создания более совершенных аккумуляторов нового вида. Решением может стать анод новой конструкции, которая будет препятствовать образованию дендритов и окажется при этом эффективной в получении энергии. Попытки его создать уже были, в одной из попыток в качестве основы для композитного анода использовали порошок металлического лития с частицами сферической формы. При этом анод обладал большей площадью и эффективностью, но справиться со всеми проблемами не удалось.

Новые решения

Новое решение этого вопроса предложили сотрудники корейского Департамента энергетики и инженерии. Исследователи на этапе изготовления композитных анодов в их состав добавили нитрат лития (LiNO3). Его использование в структуре со сферическими частицами лития позволило добиться высокой энергоэффективности. При этом удалось избавиться от образования игольчатых наслоений, поскольку металлический литий стабильно высвобождался с анода, переходя обратно в электролит. Ещё одним достижением стала циклическая устойчивость – батарея смогла выдержать 450 циклов заряда-разряда, сохранив при этом 87% своей ёмкости. Эта разработка является большим прорывом в создании литий-металлических аккумуляторных батарей. Как ожидают сами исследователи, эти технологии послужат основой для создания аккумуляторов нового поколения. Они будут обладать гораздо большей ёмкостью при меньших размерах. Благодаря этому можно будет уменьшить размер аккумуляторов при той же или даже большей ёмкости. Гаджеты станут ещё меньше и приобретут большую автономность.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!