У литий-ионных батареек может появиться конкурент

Решить проблему дендритной структуризации металла, которая стоит на пути создания мощных и дешёвых батареек, смогли исследователи из политехнического института Ренсселера, США штат Нью-Йорк, сообщает 3 марта sciencedaily.com.

Результаты исследования помогут создать металло— калиевые элементы питания, которые будут дешевле и практически не уступают никель — ионным в мощности.

Батарейка состоит из двух электродов, катода и анода. Если вы заглянете внутрь литий-ионной батарейки, то вы увидите, что катод сделан из оксида лития и кобальта, а анод — из графита. Во время цикла зарядки— разрядки ионы лития перетекают между электродами в прямом и обратном направлении.

Если заменить оксид лития на оксид калия, производительность батареи снизится. Калий обладает меньшей энергетической плотностью, так как его атомы больше и тяжелее, чем у лития. Эффективность батареи можно повысить, заменив графит в аноде на металлический калий.

Ведущий исследователь, профессор механики, аэрокосмической и ядерной инженерии в институте Ренсселера, Нихил Кораткар поясняет, что потенциально такой элемент питания может соперничать с традиционной литий-ионной батареей в производительности.

Но металло— калиевые батареи обладают и недостатками. В процессе заряда - разряда в металлическом аноде начинают образовываться и накапливаться структурные изменения, названные дендритами. Со временем эти образования вырастают настолько, что начинают напоминать по форме ветви дерева.

В конце концов дендриты прокалывают изоляционную мембрану, и происходит короткое замыкание. При этом батарея значительно нагревается, что может привести к воспламенению электролита, находящегося внутри, объясняет Нихил Кораткар.

Группе исследователей удалось найти практическое решение данной проблемы. Если во время заряда батареи до относительно большого уровня очень точно повысить температуру внутри неё, то дендриты разрушатся, батарейка восстановится. Это похоже на то, как ветер разметает кучу снега, говорится в статье.

Идея состоит в том, чтобы создать зарядное устройство, которое будет время от времени прогревать батарею, чтобы та восстанавливалась. Как показали опыты, температура восстановления металло— калиевых элементов существенно ниже, чем литий — ионных. Соответственно, такие батареи могут быть дешевле, эффективнее и безопаснее, объясняет учёный.