Сегодня 23 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 🔥
Режиссёр Resident Evil 2 проклял авторов утечек Resident Evil Requiem и обрёк их «умереть тысячей смертей» 40 мин.
Более миллиона пользователей Steam добавили Windrose в список желаемого — это кооперативный пиратский экшен от разработчиков из Узбекистана 2 ч.
В Steam вышла демоверсия грандиозной шпионской ролевой игры Zero Parades: For Dead Spies от студии-разработчика Disco Elysium 3 ч.
«Я был плохим студентом»: автор покерного инди-хита Balatro рассказал о своей учёбе и подтвердил работу над патчем 1.1 3 ч.
«Даже местные разработчики ничего подобного не делали»: трейлер Forza Horizon 6 с живописными видами Японии впечатлил геймеров 5 ч.
На Android вышел ИИ-сервис диктовки Wispr Flow — без смены клавиатуры, более 100 языков, бесплатно и без лимитов 6 ч.
Tencent закрыла новую студию скандального режиссёра Assassin’s Creed IV: Black Flag и Origins — за пять лет она не выпустила ни одной игры 7 ч.
Новый гендиректор Microsoft Gaming рассекретила личный аккаунт Xbox — геймеры заподозрили подвох 8 ч.
xAI отложила релиз новой версии Grok из-за Baldur’s Gate 3, а Илон Маск одержим идеей научить чат-бот играть в League of Legends 8 ч.
Samsung улучшит ИИ-функции Galaxy AI за счёт партнёрства с Perplexity 22-02 12:34
Intel может отказаться от E- и P-ядер в пользу единой архитектуры — но переход займёт годы 42 мин.
Европейцы начали ездить за HDD в США — так получается намного дешевле 4 ч.
Nothing показала смартфон Phone (4a) в преддверии анонса — Glyph Bar вместо светодиодных полос 4 ч.
Honor ворвётся на рынок человекоподобных роботов — первенца покажут уже на этой неделе 6 ч.
Разработчики человекоподобных роботов теперь стараются делать их милыми и больше похожими на людей 6 ч.
Индустриальный компьютер OnLogic Factor 101 получил чип Qualcomm QCS6490 и порт 10GbE 6 ч.
Акции Nvidia упёрлись в потолок и даже отличный квартальный отчёт вряд ли их поднимет — скорее наоборот 6 ч.
Плееры iPod вернулись в моду — продажи подскочили на 20–25 %, и вот почему 6 ч.
Спрос на виниловые пластинки в России взлетел на 15 % в 2025 году 8 ч.
США отправят «миссионеров ИИ» по всему миру — Трамп запустил Tech Corps, чтобы укрепить влияние и сдержать Китай 10 ч.