Сегодня 05 июня 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 🔥
Google исправила рекордные 429 уязвимостей в Chrome за раз — включая 22 критические 5 ч.
Аша Шарма подтвердила, что Xbox нужны эксклюзивы, но есть нюанс 5 ч.
Google начала экспериментировать с показом результатов поиска в Chrome сразу в режиме ИИ 5 ч.
Следующая ИИ-модель OpenAI разрабатывается другой ИИ-моделью — сверхинтеллект близок как никогда 5 ч.
Вредоносный мод для Minecraft заразил 116 000 компьютеров и продавал доступ к веб-камерам жертв 5 ч.
OpenAI согласилась предоставлять властям США свои новые ИИ-модели на проверку 7 ч.
ИИ-агент OpenAI Codex помог раскрыть атаку HTTP/2 Bomb: всего один компьютер может вывести из строя целый сервер 8 ч.
Опасный ИИ Anthropic неожиданно помог компании наладить диалог с Белым домом 8 ч.
Apple объяснила удаление мессенджера Max из App Store санкциями 9 ч.
В России появится национальный ИИ-ассистент — он поселится на «Госуслугах» 9 ч.
Silicon Motion представила SSD-контроллеры с PCIe 6.0 и скоростью до 28 Гбайт/с 42 мин.
Ангстремные мобильные процессоры Intel Panther Lake и Wildcat Lake начали появляться на настольных платах 49 мин.
В российской части МКС обнаружены две утечки воздуха — одну уже заделали 4 ч.
Thermal Grizzly показала водоблок для скальпированных процессоров — с алмазными пластинами за €1500 5 ч.
Роботакси Waymo показало себя как неожиданно удобный транспорт для бегства с места преступления 5 ч.
Репортаж со стенда Apacer на Computex 2026: память DDR5-9200, скоростные SSD с вентиляторами и не только 6 ч.
Илон Маск заговорил о 100 000 аппаратов Starlink на орбите — чтобы ускорить спутниковый интернет в 100 раз 6 ч.
Phison представила SSD-контроллер с поддержкой PCIe 6.0 8 ч.
Правительство США планирует выделить $700 млн на поддержку угольной энергетики для ИИ-инфраструктуры 8 ч.
Молния проникла в квартиру через интернет-кабель и уничтожила ПК и роутер 8 ч.