Аккумуляторы на основе чистого лития могут стать практичными: новое изобретение
Ученые из США продемонстрировали, как можно решить проблемы стабильности батареи с помощью электрохимических импульсов, что поможет электромобилям и смартфонам работать намного дольше на каждом цикле зарядки
Часть области исследований аккумуляторных технологий сосредоточена на анодах, которые действуют как один из двух электродов устройства и помогают облегчить перенос ионов лития через жидкий электролит. Сегодняшние аноды изготавливаются из смеси графита и меди, но чистый металлический литий является заманчивой альтернативой, поскольку он предлагает самую высокую плотность энергии среди твердых материалов. Однако интеграция металлического лития в батареи оказалась сложной задачей, поскольку ученые сталкиваются с различными проблемами безопасности, которые приводят к быстрому износу аккумуляторов.
Существует мнение, что использование твердого электролита вместо жидкого лучше подойдет для конструкции с металлическим литием. Именно это пересечение материалов является фокусом новой работы ученых из Окриджской национальной лаборатории (ORNL), которые считают, что придумали способ объединить их вместе стабильным и долговременным способом.
Соединение материалов в твердотельных батареях, как правило, является сложной задачей, поскольку продолжающиеся циклы зарядки и разрядки приводят к нестабильности в соединениях и вызывают образование пустот, что называется контактным импедансом. Приложение давления — это один из способов решения этой проблемы, но это метод необходимо использовать периодически, во время работы батареи, что может вызвать ее короткое замыкание.
Ученые ORNL обнаружили, что они могут устранить эти пустоты, применяя короткий высоковольтный электрохимический импульс, когда анод из металлического лития соединен с твердым электролитом. Эти импульсы видят ток, окружающий пустоты, который заставляет их рассеиваться, что приводит к более широкому контакту на границе раздела материалов.
Поскольку это не оказывает пагубного воздействия на батарею и позволяет восстановить ее почти до первоначальной емкости, ученые полагают, что однажды данная технология предложит жизнеспособный способ управления твердотельными литий-металлическими батареями во время работы. Они говорят, что такая система может предложить удвоенную плотность энергии по сравнению с сегодняшними решениями в гораздо меньшем корпусе, а потому электромобили смогут путешествовать намного дальше на одной зарядке, а смартфоны смогут работать в течение нескольких дней.
В настоящее время ученые продолжают развивать эту технологию, экспериментируя с более совершенными электролитными материалами и исследуя, как ее можно расширить для использования в твердотельной аккумуляторной системе в рабочем масштабе.
