Институт Вейцмана представил метод создания более надежных и безопасных аккумуляторов

Этот подход не только увеличивает срок службы аккумуляторов, но и снижает риск возгорания, что является одной из ключевых проблем современных технологий хранения энергии.

Каждая зарядка батареи оставляет след в её структуре: формируются тонкие металлические нити, называемые дендритами. Их избыточное накопление может стать причиной короткого замыкания, а в некоторых случаях – привести к возгоранию. Хотя литий-металлические батареи обладают рядом преимуществ, включая лёгкость, большую ёмкость и быструю зарядку, дендриты в них образуются значительно быстрее, чем в традиционных литий-ионных батареях.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, позволяет глубже понять механизмы образования дендритов и предложить новые подходы к их нейтрализации. В стандартной батарее положительно заряженные ионы перемещаются между анодом и катодом через жидкий электролит. Однако в литий-металлической батарее вместо графитового анода используется чистый металл лития, обладающий высокой химической активностью, что способствует быстрому формированию опасных нитей.

Учёные предложили заменить жидкий электролит на твёрдый, состоящий из композита, включающего полимеры и керамические частицы. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса позволила исследовать образование дендритов в деталях.

Экспериментальным путём был найден оптимальный состав твёрдого проводящего слоя: 40% керамики и 60% полимера. Примечательно, что в батареях с таким составом дендриты не устраняются полностью, но их рост блокируется, предотвращая образование опасных мостиков.

Результаты исследования открывают перспективы создания более безопасных и эффективных аккумуляторов, способных хранить больше энергии без увеличения их размеров и массы. Эти батареи можно будет использовать в самых разных устройствах – от смартфонов до электромобилей и даже электросамолётов. Помимо улучшения технических характеристик, новая технология также снижает экологические и экономические издержки.

Ранее "Курсор" рассказывал, что израильские ученые раскрыли "тихие" предвестники землетрясений.