Сегодня 05 февраля 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 🔥
Новый трейлер раскрыл дату выхода научно-фантастического приключения Planet of Lana 2: Children of the Leaf — демоверсия на подходе 2 ч.
Internet Archive взялся лечить интернет от «гниения ссылок» 3 ч.
«То есть Concord вас ничему не научила?»: Sony анонсировала кооперативный боевик Horizon Hunters Gathering, и фанаты в недоумении 4 ч.
The Elder Scrolls IV: Oblivion Remastered выйдет на Nintendo Switch 2, но фанаты радоваться не спешат 5 ч.
Дуров: Telegram ни разу не передал данные из переписок — и никогда этого не сделает 5 ч.
Bethesda подтвердила даты выхода Fallout 4: Anniversary Edition и Indiana Jones and the Great Circle на Nintendo Switch 2 5 ч.
Российский банк впервые начал выдавать кредиты под залог биткоинов 6 ч.
Осенью в Substack произошла утечка данных пользователей — обнаружили её только в феврале 6 ч.
Слухи: версия Starfield для PS5 не заставит себя долго ждать, а релиз на Switch 2 под угрозой 7 ч.
«Роботам нужно ваше тело»: сервис RentAHuman.ai позволит ИИ-агентам нанимать людей для работы в реальном мире 8 ч.
Вложимся в ИИ, а там посмотрим: Alphabet удвоит капзатраты в 2026 году на фоне полуторакратного роста выручки Google Cloud 6 мин.
Образцовая поддержка: Noctua «омолодила» полмиллиона кулеров — даже 17-летняя модель получила крепление под AM5 19 мин.
Топливо с «запахом жареной картошки»: в России успешно испытали авиационный SAF из отработанного растительного масла 2 ч.
ASRock начала проверки после новых поломок Ryzen 9000, но не объяснила, что делать пользователям 3 ч.
MSI усилила защиту RTX 5000 и RX 9000 от плавления разъёма — Afterburner получит функцию GPU Safeguard+ 3 ч.
Intel придумала интегрированные конденсаторы нового поколения — ключ к стабильному питанию ИИ-чипов будущего 4 ч.
Starlink стал золотой жилой SpaceX и скоро расширится — от спутниковых ИИ-гаджетов до контроля орбиты 5 ч.
Оперативная память и SSD подорожают почти вдвое в текущем квартале — как для ПК, так и для серверов 5 ч.
Из-за дефицита памяти у Raspberry Pi 4 появился версия со «сдвоенной» RAM, а 16-Гбайт версия Raspberry Pi 5 существенно подорожала 6 ч.
BMW признала подписку на обогрев сидений перегибом, но не откажется от разблокировки функций за доплату 6 ч.