Пористая мембрана предохраняет литий-металлические батареи высокой плотности от выхода из строя

Заменяя чистый металлический литий высокой плотности на графит, ученые могут значительно улучшить характеристики аккумуляторной технологии, но еще предстоит преодолеть препятствия.

Ученые из немецкого университета Фридриха Шиллера в Йене продемонстрировали, как тонко настроенная углеродная мембрана может предотвратить отказ этих типов батарей и обеспечить их безопасную зарядку в течение сотен циклов.

Углеродная мембрана

Основная проблема, сдерживающая развитие литий-металлических батарей, которые могут хранить в 10 раз больше энергии, чем сегодняшние литий-ионные батареи, - это образование игольчатых структур, называемых дендритами. Во время зарядки, когда ионы лития перемещаются между двумя электродами батареи, атомы лития накапливаются на отрицательном электроде, известном как анод. Это накопление приводит к образованию остроконечных дендритов, которые могут пробить разделитель между электродами и вызвать короткое замыкание и выход батареи из строя.

Итак, если ученые смогут разработать способ предотвращения образования дендритов, это может просто позволить литий-металлическим батареям преодолеть расстояние, и мы видели всевозможные творческие потенциальные решения этой проблемы. Они включают использование ультратонких пленок из лития , нанотрубок и самосборных защитных слоев . Авторы нового исследования стремились бороться с дендритами с помощью новой углеродной мембраны с точно настроенными отверстиями, которые правильно влияют на перенос ионов.

«Вот почему мы применили к сепаратору чрезвычайно тонкую двумерную мембрану из углерода с диаметром пор менее одного нанометра», - объясняет профессор Андрей Турчанин из Йенского университета. «Эти крошечные отверстия меньше критического размера зародыша и, таким образом, предотвращают зародышеобразование, которое приводит к образованию дендритов. Вместо образования дендритных структур литий осаждается на аноде в виде гладкой пленки.

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

Команда протестировала эту конструкцию батареи вместе с другой батареей без защитной мембраны, чтобы обнаружить, что она имеет вдвое больший срок службы и не обнаруживает признаков роста дендритов за сотни циклов зарядки. Ученые видят в этом многообещающий шаг к литиевым батареям следующего поколения, они подали заявку на патент и теперь будут исследовать, как мембрану можно включить в производственный процесс.

«Сепаратор привлекает меньше всего внимания по сравнению с другими компонентами батареи», - говорит Сатиш Раджендран, аспирант Вашингтонского государственного университета, участвовавший в исследовании. «Удивительно, насколько двумерная мембрана на сепараторе может повлиять на срок службы батареи». опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet