Сегодня 03 августа 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные нашли путь к безопасным и долговечным литий-металлическим аккумуляторам

Четверть века человечество пользуется благами, расцветшими на внедрении литийионных аккумуляторов. Не зря за их открытие в 2019 году была присуждена Нобелевская премия по химии. Но нужно идти дальше — к созданию более совершенных аккумуляторов. И тут всё упёрлось в целый комплекс проблем, преодолеть которые может помочь лишь фундаментальная наука. И она в этом помогает.

 Пример роста дендритов в аккумуляторе. Источник изображения: Weizmann

Пример роста дендритов в аккумуляторе. Источник изображения: Weizmann

Один из перспективных путей увеличения ёмкости литийсодержащих аккумуляторов заключается в переходе на аноды из металлического лития. Анод отдаёт ионы в процессе химической реакции при разряде аккумулятора и возвращает их себе в процессе заряда для использования в следующем цикле работы (разряда).

Как неоднократно сообщалось, металлический литий — это крайне химически активное вещество. Использование его в аноде аккумуляторов провоцирует рост дендритов — тонких нитей лития, способных за несколько сотен и даже десятков циклов заряда/разряда дорасти до противоположного электрода и произвести короткое замыкание с последующим возгоранием аккумулятора и опасностью возникновения пожара. Жидкий и обычно горючий электролит в аккумуляторе — необходимый там как проводник ионов — лишь усиливает такую опасность.

Проблему с ростом дендритов отчасти решает переход на твёрдые электролиты. Обычно это смесь керамики и полимера. Оставаясь проводником ионов, твёрдый электролит замедляет и даже останавливает рост игл металлического лития с анода. Задача состоит в подборе наилучшего соотношения керамики и полимера, а также самих материалов, которые бы не ухудшали цикличность аккумуляторов и их рабочие характеристики — ёмкость, плотность запасаемой энергии, скорость заряда и другие.

Сложность с выбором материала для твёрдых электролитов заключается в том, что на границе раздела анода и электролита химические и физические процессы происходят в очень тонком пространстве — шириной от 5 до 50 нм. Между тем, это критически важный участок, который определяет характеристики аккумулятора в целом. Для дальнейшего движения к более совершенным аккумуляторам важно точно понимать, что там происходит. Обычно для изучения химического (атомарного) состава материала учёные используют ядерный магнитный резонанс (ЯМР), но не в этом случае. Чтобы изучить границу раздела методом ЯМР потребовались бы годы измерений, что банально никому невыгодно.

Исследователи из израильского института Вейцмана (Weizmann) на время отставили аккумуляторы в сторону и поставили перед собой фундаментальную задачу — разработать методику для анализа пограничных слоёв аккумуляторных батарей.

«Одна из вещей, которая мне больше всего нравится в этом исследовании, заключается в том, что без глубокого научного понимания фундаментальной физики мы не смогли бы понять, что происходит внутри батареи. Наш процесс был очень типичным для работы здесь, в Институте Вейцмана. Мы начали с чисто научного вопроса, который не имел ничего общего с дендритами, и это привело нас к исследованию с практическими выходом, который смог бы улучшить жизнь каждого», — говорят участники работы.

В конечном итоге учёные усилили отклик материала, объединив ЯМР с динамической поляризацией ядер, когда спины электронов лития приводились в движение под действием радиочастотного поля. Это многократно усилило отклик и позволило буквально за часы, а не годы выявить точный химический состав слоя. Анализ показал, что самым оптимальным соотношением керамики и полимера в твёрдом электролите будет в том случае, если керамика удерживает в смеси 40 %. При этом сохраняются и цикличность аккумулятора и его характеристики. Учёные надеются, что результаты их исследования подтолкнут создание более совершенных литиевых аккумуляторов и это произойдёт достаточно скоро.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Московский суд не признал сгенерированные ИИ изображения творчеством 10 ч.
Новая статья: Gamesblender № 787: дата выхода God of War Laufey, бета Gears of War и томский «стимулятор» таксиста 02-08 00:02
Microsoft научит Windows 11 экономить оперативную память — улучшения выйдут уже осенью 01-08 21:13
Торговать в Crimson Desert стало удобнее и выгоднее — подробности обновления 1.16.00 01-08 20:01
Утверждён список приложений для предустановки в России на 2027 год 01-08 13:32
Google сделает исключение для стран под санкциями — Android-разработчиков там не будут проверять 01-08 11:31
Ещё несколько ИИ-агентов OpenAI вышли из-под контроля — до взломов, кажется, не дошло 01-08 11:23
OpenAI сообщила, что её сервисами теперь пользуются более миллиарда человек и свыше двух миллионов компаний 01-08 09:47
Такой Google Earth нам не нужен: функцию генерации спутниковых снимков отключили из-за злоупотреблений 01-08 07:36
Вложив ещё $50 млрд в OpenAI, Amazon теперь владеет 5 % её капитала 01-08 06:28
Новая статья: Выбираем лучшие игровые ноутбуки на российском рынке (вторая половина 2026 года) 4 ч.
Из-за нехватки памяти MacBook Air превратился в дефицитный товар, несмотря на повышение цен 8 ч.
Sony заявила о достаточных запасах памяти для производства PS5 в этом году даже с учётом выхода GTA 6 9 ч.
Supermicro представила серверные стойки со статической нагрузкой до 2500 кг 14 ч.
Arm объявила о растущем спросе на её процессор для ЦОД, но акции упали из-за ожидаемого снижения роялти от смартфонов 14 ч.
Характеристики и стоимость смартфонов Google Pixel 11 стали известны до анонса 15 ч.
Samsung отмечает рост спроса на 2-нм и 1,4-нм продукцию, будет расширять профильные мощности 20 ч.
Акции SpaceX опустились на 20 % ниже цены июньского размещения 22 ч.
Alibaba предоставила Moonshot вычислительные мощности на 20 000 чипов Nvidia для обучения моделей Kimi 22 ч.
В Китае появилась «квантовая» подстанция — электросети никогда ещё не были так защищены 01-08 21:09