Твердотельный литий-металлический аккумулятор, срок службы 6 тысяч циклов.

(Zapoved) – Полная зарядка занимает 10 минут и может работать в течение тысяч циклов без значительной потери емкости. Это новый Литий-металлический твердотельный аккумулятор сделан группой инженеров в США. Мы в Гарвардская школа инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсонав Массачусетсе, где профессор Синь Ли и некоторые его коллеги совершили фундаментальный прорыв в понимании реакции на границе раздела между литием и анодными материалами.

Как объясняет сам Ли, «ла батареи с литий-металлическими анодами считаются Святым Граалем». аккумуляторов, поскольку их емкость в 10 раз превышает емкость коммерческих графитовых анодов. И «может значительно увеличить запас хода электромобилей […] Наше исследование представляет собой важный шаг на пути к более практичным твердотельным батареям для промышленного и коммерческого применения»..

Литий-металлические аккумуляторы: преимущества и недостатки

литиевые металлические батареи они предлагают большие преимущества миру хранения энергии. Спасибо одному удельная емкость материала 3860 мАч/г и с очень низким окислительно-восстановительным потенциалом сегодня являются объектом внимания многих компаний и исследовательских групп. На самом деле первые работающие устройства были выведены на рынок в 1980-х годах тайваньским производителем, но быстро отозваны после того, как несколько ячеек загорелись. Авария, причина которой сегодня хорошо известна. Основная проблема этой технологии заключается в формировании дендриты, тонкие разветвленные и игольчатые структуры, образующиеся в процессе неоднородного осаждения ионов лития на поверхность анода. Эти структуры растут как корни в электролите и пробивают барьер, разделяющий анод и катод, вызывая короткое замыкание устройства, а в некоторых случаях даже возгорание.

Исследование проблемы позволило в последние годы продлить срок службы литий-металлических аккумуляторов, и сегодня над этой технологией работают как минимум шесть компаний с различными продуктами и результатами.

Новая твердотельная литий-металлическая батарея.

Исследования группы под руководством Синь Ли были сосредоточены на литий-металлической батарее с твердотельный электролит вместо жидкости и в «стандартную» архитектуру добавили ингредиент для предотвращения образования дендритов: микрочастицы кремния в аноде. Эти элементы способны ограничивать реакцию литиирования, способствуя гомогенному процессу нанесения покрытия.

Подробно, когда ионы лития достигают анода, они прикрепляются к поверхности частицы кремния, не проникая дальше. Невозможный результат с жидким электролитом: в этом случае было продемонстрировано, что литий проникает глубоко в частицу, разрушая ее.

Подход Ли и его коллег позволяет им создать однородную поверхность, на которой равномерно распределяется плотность тока, предотвращая рост дендритов и сокращая время зарядки всего до 10 минут. Команда создала версию мешочка, которая в 10-20 раз больше, чем кнопочные элементы, производимые в большинстве университетских лабораторий. сохранил 80% своей емкости после 6000 циклов заряда/разряда, превосходя другие аккумуляторы, доступные сегодня на рынке. Исследование было опубликовано на Природные материалы (английский текст).