Переваги металевого літію відомі багато десятиліть, як і його недоліки. Головним з останніх є зростання дендритів на поверхні літієвого анода в процесі зарядки батареї від зовнішнього ланцюга.
Команда Університету штату Вашингтон (WSU) знайшла технологічний спосіб блокувати цей процес, що веде до швидкого зниження працездатності батареї, а в мережі - до короткого замикання і вибуху.
В якості катода літій-металевої батареї вони використовували пористий вуглець, насичений дисульфідом селену (SeS2) - нешкідливою речовиною, що входить до складу шампунів від лупи. Крім того, в рідкий електроліт ввели дві добавки - Py14TFSI і LiNO3, з якими часто експериментують в дослідженнях технологій літієвих батарей нового покоління.
У випробуваннях з типовою для споживчої електроніки щільністю струму, захищений літієвий анод зберігав високу ефективність протягом 500 циклів перезарядки.
«Такий унікальний захисний шар приводив до невеликих морфологічних змін літієвого анода в міру збільшення кількості циклів і ефективно пригнічував ріст літієвих дендритів, а також небажані побічні реакції з розчинними проміжними продуктами катода», - говорять автори.
Автори стверджують, що запропонована ними технологія добре масштабується на умови промислового виробництва. «У порівнянні з твердотільними батареями, від яких нас ще відокремлюють багато років, немає потреби змінювати виробничі процедури. Це буде застосовано до реальної промисловості набагато раніше і відкриє багатообіцяючий шлях до розробки високоенергетичних літій-металевих батарей з довгим життєвим циклом», - зазначив керуючий дослідженням доцент WSU Мінько Сун (Min-Kyu Song).
Інженери WSU продовжують удосконалювати свою конструкцію, зокрема, розробляють мембрану-роздільник, яка забезпечить додатковий захист матеріалів батареї від деградації і поліпшить безпеку без шкоди для продуктивності.
Нагадаємо, що застосування збагачених марганцем матеріалів з надлишком літію замість традиційних оксидів з різним співвідношеннями нікелю, марганцю і кобальту, значно збільшує здатність катодного матеріалу акумулювати енергію на одиницю об'єму/маси.
Раніше ЕлектроВісті писали, що каліфорнійський стартап зробить звичні літій-іонні акумулятори більш довговічними і дозволить їм заряджатися набагато швидше. Досить додати в них трохи «матеріалу майбутнього» - графена.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
