Новый анод позволит получить стабильные литий-металлические батареи
Москва, 11:56, 10 Янв 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Специалисты Университета Цинхуа и Пекинского технологического института разработали новый анод для литий-металлических батарей. Элемент, защищенный слоем твердого электролита, помогает решить некоторые проблемы, связанные с этим типом аккумуляторов.
Литий-ионные батареи являются одним из лидеров рынка устройств хранения энергии. Но их практические характеристики приближаются к теоретическим пределам. Потребность в увеличении энергоемкости заставила экспертов вновь обратить внимание на литий-металлические устройства, сообщает eurekalert.org. Графитовый анод в них заменяется литиевым элементом. Это позволяет значительно увеличить теоретическую энергоемкость за счет высокой удельной мощности металла (3860 мА*ч) и минимального окислительно-восстановительного потенциала (-3,04 В, в сравнении со стандартным водородным электродом). Но неконтролируемый рост литиевых дендритов и постоянные изменения объема в процессе работы мешают использованию системы на практике.
Исследователи из Университета Цинхуа и Пекинского технологического института постарались решить проблему за счет нового анода со структурой, напоминающей дом. Каркас элемента, сделанный из углеродных волокон, за счет стабильности упрощает изменение объема. Сверху на композит из металлического лития, как крыша, нанесен слой искусственного твердого электролита. Он обеспечивает однородное распределение ионов и служит физическим барьером, защищающим орт коррозии. Сочетание слоя твердого электролита с каркасом заметно снизило рост дендритов и увеличение объема. Аккумуляторы типа LiFePO4 с новым анодом сохраняли более 95% исходной мощности после 500 циклов при 1.0 C в плоской круглой батарее и 85% мощности после 80 циклов при 0.5 C – в пакете таких устройств.
Исследователи назвали результаты прорывом в дизайне долговечных и безопасных литий-металлических систем. Отчет о работе они представили в Journal of Energy Chemistry.
