Замена в батареях ион лития на литий-металл

30.08.2019 - Статьи

LimetalОдним из наиболее важных материалов в современных электромобилях может стать серьезная модернизация. Исследователи из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC разработали покрытие, способное воплотить в жизнь давнюю идею — перезаряжаемую литий-металлическую батарею.

Литий-металлическая батарея может превзойти общеизвестную литий-ионную батарею любым количеством способов. Если в батарее используется легкий литий вместо более тяжелого графита, он может удерживать как минимум на треть больше энергии на фунт, чем литий-ионная батарея, и будет значительно легче.

Литий-металлические батареи будут иметь множество применений, от смартфонов до электромобилей, если они смогут просто прекратить делать одну вещь во время лабораторных испытаний: взрыв в огненном пламени.

«Емкость обычных ионно-литиевых батарей была развита настолько, насколько это возможно», — говорит доктор философии Стэнфордского университета. студент Дэвид Макканик, соавтор исследования, в заявлении для прессы. «Таким образом, крайне важно разрабатывать новые виды батарей, чтобы соответствовать требованиям агрессивной плотности энергии современных электронных устройств».

Как не купить левые права

Это значит положить конец взрывам.

Команда Stanford / SLAC решила эту проблему путем ограничения так называемых дендритов. В автомобильном аккумуляторе это «крошечные иглоподобные структуры», которые проникают в сепаратор, который изолирует катод и анод аккумулятора и находится между его положительной и отрицательной сторонами. Когда образуются эти дендриты, они становятся проблемой в литий-металлических батареях. А именно, они могут замыкаться внутри горючей жидкости аккумулятора.

По словам команды, ограничение дендритов — огромный шаг вперед.

«Мы обращаемся к святому Граалю из литий-металлических батарей», — говорит Чжэнань Бао, профессор химической инженерии, который является старшим автором статьи вместе с Йи Цюем, профессором материаловедения и инженерии и фотоники в SLAC.

Команда проверила его покрытие на аноде литиево-металлического аккумулятора или на его положительно заряженном конце, где образуются проблемные дендриты.

«После 160 циклов их литий-металлические элементы по-прежнему обеспечивали 85 процентов энергии, которую они получали в первый цикл», — говорится в заявлении для прессы. «Обычные литий-металлические элементы дают около 30 процентов после такого количества циклов, что делает их практически бесполезными, даже если они не взрываются».

Покрытие предотвращает даже образование дендритов в первую очередь, предотвращая нежелательные химические реакции и уменьшая химическое накопление на аноде.

«Наш новый дизайн покрытия делает литиево-металлические батареи стабильными и перспективными для дальнейшего развития», — говорит другой соавтор исследования, Стэнфордский доктор философии.

Многие начинают искать в прошлом литий-ионные аккумуляторы в надежде найти материалы для аккумуляторов, которые были бы менее расточительными и более экологически безопасными. Фактически, некоторые ученые полностью изучают материал и строят батареи из железа.