Как литий взламывает код энергоэффективности

Ученые из Университета Цинхуа представили новые исследования в области аккумуляторных батарей, предлагая заменить графитовый анод на литиевый для создания батарей с более высокой энергоемкостью. Несмотря на преимущества лития, существующие проблемы с литиевым анодом, такие как нестабильность и образование дендритов при зарядке, ограничивают его практическое применение. Эти дендриты, напоминающие ветви дерева, могут вызвать короткое замыкание и ухудшить работу батареи, представляя потенциальную опасность.

Решением, предложенным исследователями, является создание искусственного твердого электролитного интерфейса (ASEI). ASEI помогает устранить многие проблемы, связанные с использованием чистого лития, делая аккумуляторы более безопасными, надежными и мощными. Это особенно важно для применения в электромобилях и других аналогичных устройствах.

В статье, опубликованной в журнале Energy Materials and Devices , ученые подчеркнули важность улучшения технологии батарей для достижения углеродно-нейтральной экономики. Автор исследования Янянь Ван отметила: "Технологии батарей несут революционные изменения в наш образ жизни и тесно связаны с жизнью каждого человека. Чтобы реализовать по-настоящему углеродно-нейтральную экономику, требуются батареи с лучшей производительностью, чтобы заменить текущие литий-ионные батареи".

Для улучшения литиевых металлических анодов ученые предложили ряд стратегий. В частности, они предлагают гомогенизировать распределение литиевых ионов, что помогает уменьшить образование дендритов и предотвратить преждевременный износ и короткое замыкание. Кроме того, сокращение напряжения между интерфейсом электрода и электролита обеспечивает надлежащую связь между слоями, что является важной частью функциональности аккумулятора.

В будущем искусственные слои ASEI обещают значительные улучшения, но в нынешнем варианте они требуют дополнительных усовершенствований. Исследователи стремятся улучшить адгезию ASEI-слоев на поверхности металла, что повысит функциональность и продолжительность жизни аккумулятора. Среди других направлений исследований – повышение стабильности структуры и химической устойчивости внутри слоев, а также минимизация толщины слоев для повышения энергетической плотности металлических электродов.