Учёные из Института науки и технологий Тэгу Кенбук (Южная Корея) создали технологию, существенно увеличивающую срок службы литий-металлических аккумуляторов. Такие батареи эффективнее и безопаснее литиево-ионных, сохраняя до 88,2% первоначальной емкости в течение 200 полных циклов заряда.
Всю современную электронику, от гаджетов до бытовой техники, питают литий-ионные аккумуляторы. Растущий спрос на мобильные устройства и портативную технику диктует необходимость повышения энергоёмкости этих электрохимических систем.
В этих аккумуляторах аноды часто делают из графита, который относится к углеродным материалам. Альтернативой графиту является металлический литий. Его применение снижает массу аккумулятора и увеличивает его энергическую плотность в десять раз.
При накоплении и разряде энергии батареи на электродах часто образуются металлические наросты. дендритыЭти отростки, подобно корням, проникают в электролит и разрушают разделительный барьер между анодом и катодом, что приводит к короткому замыканию или даже возгоранию аккумулятора. Это усложняет последующий заряд системы хранения энергии и уменьшает срок службы устройства.
Группа южнокорейских исследователей предложила способ решения проблемы образования дендритов: добавление трифторметансульфоната серебра (AgTFMS) в электролит для увеличения стабильности ультратонкого (20 микрон толщиной) анода из металла лития.
Тестирование выявило, что данный электролит формирует двойной защитный слой на поверхности из серебра и фторида лития. Он действует как буфер, подавляя рост дендритов. Благодаря этому срок службы аккумулятора увеличивается в семь раз, а показатель сохранения удельной емкости достигает 88,2% за 200 циклов. Прочное покрытие также обеспечивает стабильность анода и уменьшает износ материала.
Ученые уверены, что разработанная технология ускорит внедрение литий-металлических аккумуляторов в различных областях применения: от бытовой техники и беспилотных устройств до электромобилей и судов.
Научная работа опубликована в журнале Advanced Energy Materials.