Литий-металлический аккумулятор — это следующее поколение аккумуляторов после литий-ионных аккумуляторов. Он использует литиевый анод и имеет более высокую плотность энергии, но имеет проблемы с ростом дендритов, низким КПД и малым сроком службы.
Дунхай Ван, профессор машиностроения и ведущий исследователь Центра технологий аккумуляторов и накопления энергии
Решением этих проблем, по мнению исследователей, является самособирающийся монослой, который является электрохимически активным, так что он может разлагаться на соответствующие компоненты и защищать поверхность литиевого анода.
Батарея состоит из литиевого анода, катода из оксида металлического лития и электролита, который также содержит литий-ионные проводящие материалы и защитный тонкопленочный слой. Без этого слоя батарея будет иметь тенденцию к образованию шипов кристаллов лития при быстрой зарядке или в холодных условиях. Эти литиевые шипы в конечном итоге приводят к короткому замыканию батареи, что значительно снижает ее полезность и срок службы.
Ключ в том, чтобы настроить молекулярную химию для самосборки на поверхности. Монослой обеспечит хорошую поверхность раздела твердого электролита при зарядке и защитит литиевый анод, заявляют ученые.
Исследователи наносят монослой на тонкий слой меди. Когда аккумулятор заряжается, литий попадает на монослой и разлагается с образованием стабильного межфазного слоя. Некоторое количество лития осаждается на меди вместе с оставшимся слоем, а разложившаяся часть исходного слоя восстанавливается поверх лития, защищая литий и предотвращая образование дендритов лития.
По словам исследователей, эта технология может увеличить емкость аккумулятора и увеличить количество раз, которое можно заряжать. Однако на данный момент аккумулятор можно зарядить только несколько сотен раз.
Эта технология демонстрирует способность вовремя формировать слой, разлагаться и самопроизвольно преобразовываться, чтобы оставаться на меди, а также покрывать поверхность лития. Со временем его можно будет использовать для дронов, автомобилей или некоторых очень маленьких батарей, используемых для подводных применений при низких температурах, заключают исследователи.
Читать также
Посмотрите, где сейчас летит марсоход Perseverance
Симптомы коронавируса у детей. На что стоит обратить внимание?
Астрономы увидели, как черная дыра испускает мерцающее гамма-излучение