Акумулятор прослужить вдвічі довше: давню проблему літій-металевих батарей розв'язано

В ході дослідження команда доктора Чунгдона Сука у Корейському науково-дослідному інституті хімічних технологій (KRICT) успішно перенесла гібридні захисні шари, що складаються з твердих полімерів та кераміки, на літій-метал, використовуючи процес без розчинників, йдеться в пресрелізі.

Як пояснюють дослідники, літій-металеві акумулятори пропонують майже вдесятеро більшу ємність ніж звичайні літій-іонні акумулятори. Однак ризик утворення дендритів під час циклів заряджання/розряджання викликає занепокоєння щодо безпеки, включаючи коротке замикання та пожежну небезпеку, а також обмежує термін служби акумулятора.

Окрім того, традиційні процеси мокрого покриття, які залежать від органічних розчинників, вносять домішки та пошкодження поверхні, що ускладнює великомасштабне виробництво та комерціалізацію.

Щоб подолати ці проблеми, вчені розробили два типи захисних шарів: двошаровий, що складається з оксиду алюмінію (Al₂O₃) та золота (Au), та гібридний шар, що поєднує керамічні (Al-LLZO) та полімерні компоненти. Ці захисні шари згодом були ламіновані на металевий літій за допомогою техніки рулонного трансферного друку, що стало першою демонстрацією цього методу в цій галузі.

Дана техніка формує захисний шар на окремій підкладці, а потім переносить його на літій під тиском, що усуває потребу в розчинниках та мінімізує пошкодження літію, одночасно покращуючи однорідність та відтворюваність процесу.

Ці шари пригнічують ріст дендритів та індукують рівномірний потік літій-іонів на межі розділу між електродом та електролітом, забезпечуючи стабільну циклічну роботу. На відміну від традиційних методів мокрого покриття, нова техніка дозволяє рівномірно покривати великі площі без пошкодження реактивної поверхні літію, що важливо для комерційного застосування.

Важливо Нова батарея пропрацює "вічність" і при цьому обійдеться дешевше аналогів: як це можливо

В ході випробувань пакетних елементів літій-іонний анод із гібридним захистом зберігав ємність на рівні 81,5% після 100 циклів заряджання/розряджання, з низьким перенапруженням 55,34 мВ та високим кулонівським коефіцієнтом корисної дії 99,1%, що більш ніж удвічі перевищує стабільність чистих літієвих елементів.

Навіть за умов високої швидкості розряджання, яка повністю розряджає акумулятор протягом 9 хвилин, елементи зберігали 74,1% своєї початкової ємності, демонструючи швидкі, стабільні та ефективні характеристики циклічного розряджання/розряджання.

Нагадаємо, раніше дослідники з Університету штату Мічиган в США подовжили термін служби акумулятора, використавши лігнін — природний матеріал, що міститься в деревині.