Литий-металлическая батарея в три раза мощнее

Относительно высокая энергоэффективность литий-ионных батарей привела к их широкому применению в самой разнообразной переносной и мобильной электронной аппаратуре. Но у этих батарей есть один существенный недостаток, вызванный накоплением дендритов лития в процессе работы. Новая разработка ученых из Университета Райса – литий-металлическая батарея, не подвержена этому эффекту.

Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) сейчас широко используются как в мобильных устройствах, так и в электрических транспортных средствах. Они эффективны и неприхотливы в работе. Однако в процессе эксплуатации между анодом и катодом накапливаются частицы – дендриты лития, которые в конечном итоге могут привести не только к выходу из строя батареи, но даже к ее возгоранию или взрыву.

Дендриты – это микроскопические волокна лития, которые облепливают анод, каждый раз в процессе зарядки аккумулятора. Как только этот нарост достигает другого электрода (катода) в электрической цепи батареи возникает короткое замыкание. Аккумулятор перегревается в результате чего может загореться или даже взорваться.

Как показали многочисленные исследования, эффективного метода борьбы с дендритами пока не существует. Ученые же из Университета Райса решили не искать очередное решение проблемы, а просто создать немного другой тип батареи – литий-металлический аккумулятор.

В новой батарее анод состоит из графена, напыленного на медное основание. Отсюда и название – «металлический». Кроме графена еще используются углеродные нанотрубки, которые вместе с ним формируют бесшовную трехмерную структуру. Благодаря омическому электрическому контакту между нанотрубками и медной основой электроны в цепи свободно проходят эту структуру и она имеет минимально возможное электрическое сопротивление.

Впервые данную структуру ученые воспроизвели в лабораторных условиях еще 5 лет назад. И только теперь они использовали ее для создания нового аккумулятора.

Результаты многочисленных опытов не показали какого-нибудь заметного роста дендритов на аноде в процессе эксплуатации новой батареи. При этом даже после 500 циклов заряда/разряда емкость аккумулятора не упала ниже 80 % своего первоначального значения.

Кроме этого удельная электрическая емкость новой батареи оказалась в три раза выше чем у стандартной литий-ионной, а значит теоретически новый литий-металлический аккумулятор можно считать в три раза мощнее.

Источник информации: Университет Райса (https://news.rice.edu/)