Учените са намерили начин да утроят живота на литиево-металните батерии

Литиево-металните батерии са едни от най-обещаващите нови видове батерии. В крайна сметка потенциалният им капацитет е 10 пъти по-голям от подобни литиево-йонни батерии.

Но повишената тенденция към образуване на дендрити и корозивно разрушаване на метален литий не позволи на нови батерии да завладеят напълно пазара.

Но изследователски екип от университета Райс изглежда е намерил решение на този проблем.

Научната група предложи доста елегантно решение: използвайки най-разпространената лепяща лента и съвременните лазерни технологии, те успяха да разработят напълно нов материал за електрода.

Литиево-метална батерия и нейните основни недостатъци

В дизайна на литиево-метална батерия анодът (който в други батерии е направен от графит) е направен от чист метал литий.

И тъй като този материал има повишена специфична енергия, металът литий е в състояние да увеличи капацитета на батерията с 10 пъти, както и да ускори процеса на зареждане многократно.

Ето само редица съществени недостатъци, а основният е повишената тенденция към образуване на така наречените дендрити.

Метално натрупване, което значително ще намали действителния капацитет на батерията и дори може да доведе до запалване на батерията поради вътрешно късо съединение.

Това, което учените са предложили

За да се сведе до минимум скоростта на образуване на дендрит, беше предложено следното решение:

Вземете най-обикновения скоч, добавете малко графен към него, обвийте го около меден токов колектор (който е част от литиевия анод) и го обработете със специално настроени лазери.

В същото време детайлът се нагрява до екстремна температура от 2026 градуса по Целзий, което променя първоначалните свойства на детайла.

Тази обработка трансформира медната лента в пореста структура, която започва да се състои главно от силиций и кислород с малки примеси на графен.

Експериментите с материала, получен по този начин, показват, че той може да действа като защитна обвивка за токоприемник, като същевременно активно абсорбира и излъчва метален литий и в същото време не провокира образуването нежелани дендрити.

Освен това силното окисление на литиевия метал беше друг сериозен проблем. Това значително намали ефективността и експлоатационния живот на литиево-металните батерии. И за да се намали този ефект, беше необходимо да се увеличи анодът.

Покритието, получено по време на експеримента, също реши този проблем. В края на краищата проведените тестове показаха, че експлоатационният живот на тестваните прототипи се е увеличил поне три пъти в сравнение с подобни батерии без специално покритие.

В същото време новите батерии запазват поне 70% от първоначалния си капацитет след 60 цикъла на зареждане-разреждане, което също се счита за отличен резултат.

Учените имат големи надежди за бъдещо развитие и продължават да работят за подобряване на работата на литиево-металните батерии.

Ако материалът ви е харесал, поставете палци и не забравяйте да се абонирате! Благодаря за вниманието!