Акумулятори на основі чистого літію можуть стати практичними: новий винахід

Два багатообіцяючих напрямки в розвитку накопичувачів енергії наступного покоління включають використання металевого літію високої щільності і електроліту, який є твердим, а не рідким, як раніше. Нове дослідження об'єднує ці особливості для створення унікальної технології - але, на жаль, вона не позбавлена недоробок.

Вчені з США продемонстрували, як можна вирішити проблеми стабільності батареї за допомогою електрохімічних імпульсів, що допоможе електромобілям і смартфонам працювати набагато довше на кожному циклі зарядки

Частина галузі досліджень акумуляторних технологій зосереджена на анодах, які діють як один з двох електродів пристрою і допомагають полегшити перенесення іонів літію через рідкий електроліт. Сьогоднішні аноди виготовляються з суміші графіту і міді, але чистий металевий літій є привабливою альтернативою, оскільки він пропонує найвищу щільність енергії серед твердих матеріалів. Однак інтеграція металевого літію в батареї виявилася складним завданням, оскільки вчені стикаються з різними проблемами безпеки, які призводять до швидкого зносу акумуляторів.

Існує думка, що використання твердого електроліту замість рідкого краще підійде для конструкції з металевим літієм. Саме цей перетин матеріалів є фокусом нової роботи вчених з Окриджської національної лабораторії (ORNL), які вважають, що придумали спосіб об'єднати їх разом стабільним і довготривалим способом.

З'єднання матеріалів у твердотільних батареях, як правило, є складним завданням, оскільки триваючі цикли зарядки і розрядки призводять до нестабільності в з'єднаннях і викликають освіту пустот, що називається контактним імпедансом. Додаток тиску - це один із способів вирішення цієї проблеми, але цей метод необхідно використовувати періодично, під час роботи батареї, що може викликати її коротке замикання.

Вчені ORNL виявили, що вони можуть усунути ці порожнечі, застосовуючи короткий високовольтний електрохімічний імпульс, коли анод з металевого літію з'єднаний з твердим електролітом. Ці імпульси бачать струм, що оточує порожнечі, який змушує їх розсіюватися, що призводить до більш широкого контакту на межі розділу матеріалів.

Оскільки це не робить згубного впливу на батарею і дозволяє відновити її майже до початкової ємності, вчені вважають, що одного разу дана технологія запропонує життєздатний спосіб управління твердотільними літій-металевими батареями під час роботи. Вони кажуть, що така система може запропонувати подвоєну щільність енергії порівняно з сьогоднішніми рішеннями в набагато меншому корпусі, а тому електромобілі зможуть подорожувати набагато далі на одній зарядці, а смартфони зможуть працювати протягом декількох днів.

В даний час вчені продовжують розвивати цю технологію, експериментуючи з більш досконалими електролітними матеріалами і досліджуючи, як її можна розширити для використання в твердотільній акумуляторній системі в робочому масштабі.