Ученые выяснили, как сделать литиевые батареи более безопасными и долговечными
Тенденция к перегреву и возгоранию элементов на основе лития давно считалось серьезным сдерживающим фактором развития новых перспективных технологий. В частности, это касалось литий-серных и литий-воздушных батарей, которые способны хранить в десять раз больше энергии и намного легче, чем другие аккумуляторы. К счастью, группа стэнфордских исследователей обнаружила способ, который поможет сделать их гораздо безопаснее.
В металлических батареях, короткое замыкание или случайное возгорание, как правило, начинается из-за дендритов или физических повреждений. Подобные дендриты начинают формироваться, когда электрод начинает разрушаться. Поэтому, чтобы следующее поколение аккумуляторов защитить от спонтанного воспламенения, исследователи долго искали способ предотвратить формирование дендритов.
Во время экспериментов они добавили два вида химических веществ в электролиты батарей. Одним из них является нитрат лития, который уже известен как добавка, которая улучшает срок службы батареи, а другой представляет собой лития полисульфид. После выполнения тестов с использованием различных концентраций, они обнаружили, что прямые смеси привели к образованию безвредных слоев. Они похожи на наросты против дендритов.
Кроме того, добавленные химические вещества сделали батареи более устойчивыми, так как они по-прежнему работают с 99-процентной эффективностью, даже после 300 циклов разрядки и зарядки. Те образцы, которые обрабатывали только нитратом лития стали менее эффективным спустя 150 циклов.
«Это не полностью решит все проблемы, связанные с литий-металлическими батареями, но является важным шагом по созданию надежной системы» — говорит один из исследователей Фион Ли.
Литий-серные и литиево-воздушные батареи, надежно защищенные от возгорания и коротких замыканий, помогут создать электромобили, имеющие гораздо большую дальность езды и гаджеты, которые будут работать в течение нескольких дней без всякой перезарядки.