Ултратънък литий предлага твърда платформа за батерии с голям капацитет

Учени от Южна Корея са постигнали пробив в изследванията в сферата на батериите, който би могъл да ни помогне да се справим с една ключова пречка при съхранението на енергия. Откритието на екипа преодолява технически проблем, който спъва развитието на много обещаващата архитектура на литиево-металните батерии. Постижението може да проправи пътя към създаването на батерии с 10 пъти по-голям капацитет от днешните устройства.

Причината литиево-металните батерии да обещават толкова много възможности се крие в отличната енергийна плътност на чистия литиев метал. Учените се надяват да заменят графита, използван за анода в днешните литиеви батерии, с този „мечтан материал“. Но до момента това водеше някои сложни проблеми за решаване.

Един от ключовите въпроси е свързан с иглоподобните структури, наречени дендрити, които се образуват на анодната повърхност при зареждане на батерията. Те растат като клонките на дърво и проникват през бариерата между анода и другия електрод – катода. Това проникване става бавно, по мъничко про всяко зареждане и разреждане, и води до момента, в който в батерията се поражда късо съединение. Батерията бива увредена. Може дори и да се запали.

Поради това много изследвания в областта на акумулаторите са насочени към предотвратяване на образуването на дендрити. Голяма част от решенията се фокусират върху формирането на защитен интерфейс между анода и електролита на батерията, който пренася заряда напред-назад между електродите.

„Образуването на литиеви дендрити силно зависи от повърхностната природа на литиевите аноди“, казва авторът на изследването професор Йонг Мин Лий от Южнокорейския институт за наука и технологии Дегу Гийеонбук (DGIST). „Следователно ключова стратегия за литиево-металните батерии би била да се изгради ефективен твърдо-електролитен интерфейс на литиевата повърхност.“

Лий и колегите му са подходили към този проблем, като са използвали литиево-метален прах като стартов материал. Той има по-голяма контактна повърхност и позволява създаването на тънки и широки електроди. Един недостатък на техниката обаче е неравномерният характер на повърхността, което отново води до увреждане на батерията.

Решението, установили са учените от DGIST, може да се крие в добавянето на… литиев нитрат. Предварителното „засаждане“ на съединението по време на производствения процес е позволило на екипа да създаде ултратънки литиево-метални аноди с гладък и равномерен интерфейсен слой на повърхността.

Измерванията показват, че това чудо поддържа батерията стабилна през 450 цикъла на зареждане, при което тя запазва 87 процента от капацитета си и показва забележителна ефективност от 96 процента. Сега учените казват, че очакват това откритие да се окаже важна стъпка към комерсиализацията на „големи литиево-метални, литиево-серни и литиево-въздушни батерии с висока специфична енергия и дълъг жизнен цикъл“.

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*