Поиски оптимальных конструкций содержащих литий аккумуляторов не прекращаются ни на мгновение. Учёные из американского Университета Райса (Rice University) сделали открытие, которое обещает в три раза продлить срок эксплуатации перспективных литий-металлических батарей.
ra2studio/Depositphotos
Литий-металлический аккумулятор предполагает вместо анода из графита использовать электрод из чистого лития. Потенциально это обещает привести к появлению намного быстрее заряжающихся батарей с ёмкостью в десять раз превосходящей современные литийионные аккумуляторы. Препятствием на этом пути являются негативные побочные эффекты использования чистого лития в электродах.
Например, в ходе заряда и разряда литий-металлических аккумуляторов на электродах начинают активно расти отложения в виде игл ― дендриты. Эти образования способны проткнуть мембрану между электродами и привести к короткому замыканию с последующим возгоранием и даже взрывом аккумулятора. Исследование учёных из Университета Райса как раз направлено на подавление роста дендритов на литиевых анодах.
Учёные разработали несложную и недорогую для массового производства технологию нанесения защитного покрытия на литиевые электроды. На часть литиевого электрода в виде медного токосъёмника наносится липкая лента, после чего происходит нагрев электрода со стороны ленты лазером до температуры поверхности 2026 °C. В процессе нагрева на поверхности меди образуется пористое покрытие из оксида кремния с вкраплениями графена. Эксперименты с электродами с таким покрытием показали, что в процессе работы батареи рост дендритов подавляется без ухудшения свойств аккумуляторов.
Справа — увеличенное под электронным микроскопом изображение оксидной плёнки на медном токосъёмнике (Tour Group/Rice University)
Отметим, речь идёт о литий-металлических аккумуляторах без избытка лития в составе анодов. Традиционно для увеличения ёмкости литий-металлических батарей предлагалось создавать запас по литию в составе анодов, что, в свою очередь, вело к увеличению веса и стоимости таких аккумуляторов. Открытие учёных из Университета Райса позволяет создавать аккумуляторы без избытка лития в анодах, делая литий-металлические аккумуляторы легче и ёмче одновременно. По оценкам учёных, предложенная технология в три раза увеличит время эксплуатации литий-металлических батарей без избытка лития.
