Разработан полужидкий анод для нового поколения батарей

Исследователи из Университета Карнеги-Меллона разработали полужидкий анод из металлического лития, представляющий новую парадигму в дизайне батарей. Электрод способен повысить емкость и безопасность аккумуляторов.

Проект описан в статье журнала Joule, сообщает eurekalert.org. Литиевые аккумуляторы широко распространены в современной электронике. Обычно в них используются жидкие горючие электролиты и 2 электрода, разделенные мембраной. В процессе эксплуатации на поверхности элементов начинают расти литиевые дендриты, протыкая барьер. В результате контакта анода и катода может произойти короткое замыкание.

«Использование анода из металлического лития, теоретически, позволит создать более мощную батарею, в сравнении с графитовым электродом, — сказал профессор Кшиштоф Матяшевский. – Но главное – убедиться в безопасности устройства».

Ученые пытались заменить жидкость твердым керамическим электролитом. Но он плохо взаимодействовал с литиевым анодом. Сипей Ли и Хан Ван решили проблему, разработав новый класс материалов, из которого можно сделать полужидкий металлический анод. Вместе с коллегами специалисты создали двойную проводящую композитную полимер-углеродную матрицу с равномерно распределенными микрочастицами лития. Она остается текучей при комнатной температуре, обеспечивая достаточный контакт. Соединив полужидкий металлический анод с гранатовым керамическим твердым электролитом, команда в 10 раз увеличила плотность тока в аккумуляторе.

«Этот способ обработки делает батарею значительно безопаснее обычных литиевых аналогов. Внедрение нового материала может привести к совершенствованию аккумуляторов. Мы проверяем, как подход сработает на разных батарейных архитектурах», — сказал профессор Джей Уитакр.

Авторы высоко оценивают потенциал методики. Так, она позволит создать батареи большой емкости для автомобилей и гибкие источники энергии для носимых устройств. Подход может использоваться не только в литиевых аккумуляторах, но и в натрий- и калий-металлических системах.