Инженеры добились повышения качества литий-металлических аккумуляторов

Условия для оптимальной работы литий-металлических батарей LMBs определили исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего, 18 октября сообщает журнал Nature Energy.

Использование металлического лития вместо графита в анодах батарей является конечной целью некоторых исследований и разработок. Литий-металлические батареи (LMBs) потенциально могут иметь емкость вдвое большую, чем у лучших современных литий-ионных аккумуляторов.

Несмотря на это преимущество перед литий-ионными батареями, LMBS не считаются приемлемым вариантом для питания электромобилей или электроники из-за их короткого срока службы и недостаточной безопасности при эксплуатации. В частности в батареях такого типа часто возникают короткие замыкания, вызванные ростом дендритов лития.

Исследователи и технологи заметили, что воздействие давления на LMBs во время цикла работы аккумулятора повышает их производительность и стабильность, помогая решить проблему с длительным сроком службы. Но причины этого были до конца не поняты.

«Мы не только ответили на этот научный вопрос, но и определили оптимальное необходимое давление. Мы также предложили новые протоколы тестирования для максимальной производительности LMB», — сказала Ширли Мэн, профессор кафедры наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Ученые обнаружили, что более высокие уровни давления заставляют частицы лития упорядоченно осаждаться без каких-либо пористых промежутков между ними. Давление, необходимое для достижения этого результата, составляет примерно 3,5 атмосферы.

Напротив, батареи, подверженные более низким уровням давления, являются пористыми, и частицы лития осаждаются беспорядочно, оставляя место для роста дендритов.

Выводы исследователей были подтверждены в Центре исследований и разработок General Motors в Мичигане.