В Университете штата Вашингтон ведутся исследования, которые могут революционизировать батареи для смартфонов.
Ученые считают, что они могут значительно увеличить емкость литий-ионных аккумуляторов, добавив в них литий-металлические анодные компоненты. Таким образом, можно создать « идеальный материал », который заменит используемые в настоящее время анодные элементы в литиевых батареях, но проблема заключается в их надежной интеграции с устройствами. Последней идеей решения является восстановление структуры батареи с помощью специального защитного слоя, который должен предотвращать несчастные случаи. В настоящее время при зарядке литий-ионных моделей ионы лития перемещаются взад и вперед между двумя электродами (анодом и катодом). Современные аноды созданы из комбинации меди и графита, но у ученых есть много возможностей для изменений.
Мин-Кью Сонг , проводящая исследование в Вашингтоне, говорит, что использование чистого металлического лития в качестве анода заставит батарею работать вдвое дольше, увеличивая емкость. Его введение сдерживается соображениями безопасности — если ионы лития пересекают пространство между катодом и анодом из металлического лития, они образуют так называемые дендриты, которые разветвляются на поверхности материала. Это приводит к коротким замыканиям и возгоранию, а также к быстрой «утечке» энергии от аккумулятора. Команда, возглавляемая Сонгом, работает над новым типом батареи, в которой эта проблема не возникнет. В экспериментальной модели катод выполнен из углерода с пористой структурой, который заполнен нетоксичным дисульфидом селена с добавками, воздействующими на электролиты. Кроме того, защитный слой должен быть нанесен на анод из металлического лития. Это необходимо для предотвращения образования дендритов ионами лития при сохранении их ключевых свойств.
Еще одним испытанным методом является введение литий-металлических анодов и твердых электролитов. Батареи, использующие это решение, называются твердотельными батареями . Команда из Вашингтона видит в них очень большой потенциал развития. И одним из преимуществ будет то, что для их производства не потребуется менять процедуры, что, в свою очередь, повлияет на быстрое внедрение таких батарей в продажу.
Источник: Новый Атлас
Фото: профессор Мин-Кью Сон, WSU
