Открытие исследователей из MIT поможет в разработке перезаряжаемой литиевой батареи нового типа, более лёгкой, компактной и безопасной, чем текущие версии.
Ключом к этому потенциальному скачку в аккумуляторной технологии является замена жидкого электролита на гораздо более тонкий и лёгкий слой твёрдого керамического материала, а также замещение одного из электродов твёрдым металлическим литием. Это значительно уменьшит общий размер и вес батареи и устранит риски, связанные с жидкими электролитами, которые легко воспламеняются.
Новое исследование, опубликованное в журнале Joule, похоже, также решает вопрос о том, что вызывает образование дендритов. Они представляют собой выступы металла, которые могут накапливаться на поверхности лития и проникать в твёрдый электролит, в конечном итоге переходя от одного электрода к другому и замыкая элемент батареи.
Процесс формирования дендритов обычно происходит глубоко внутри непрозрачных материалов аккумуляторной батареи и не может наблюдаться напрямую, поэтому аспирант MIT Коул Финчер разработал способ изготовления тонких элементов с использованием прозрачного электролита, позволяющий непосредственно наблюдать и записывать весь процесс. Команда продемонстрировала, что они могут напрямую управлять ростом дендритов, просто применяя и отпуская давление, заставляя дендриты двигаться зигзагами в идеальном соответствии с направлением силы. Для этого нужно применить давление вдоль плоскости пластин аккумулятора, как будто бутерброд сжимают с боков.
Это, наконец, может сделать практичным производство батарей с использованием твёрдого электролита и металлических литиевых электродов. Они не только будут содержать больше энергии при заданном объёме и весе, но и устранят необходимость в жидких электролитах, которые являются легковоспламеняющимися материалами.
Следующим шагом команды исследователей будет попытка применения основных принципов для создания функционального прототипа батареи.
