Сегодня 03 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 🔥
Объём слитых в интернет данных россиян взлетел почти на 70 % в прошлом году 22 мин.
Онлайн-кинотеатры в России нарастили аудиторию до 75 млн зрителей и теперь думают над повышением цен 28 мин.
Хакеры взломали популярный текстовый редактор Notepad++ и полгода распространяли вирусы с обновлениями 2 ч.
xAI выпустила Grok Imagine 1.0 с поддержкой создания 10-секундных видео в улучшенном разрешении 7 ч.
В Firefox появится выключатель всех ИИ-функций разом 12 ч.
Суровое альпинистское приключение Cairn от создателей Furi покорило вершину в 200 тысяч проданных копий всего за три дня 14 ч.
«Лучше большинства фильмов по RE»: трагичная короткометражка по мотивам Resident Evil Requiem впечатлила фанатов 16 ч.
За саундтрек можно не переживать: композитор «Ведьмака 3» напишет музыку для The Witcher 4 17 ч.
Firefly без ограничений: Adobe сняла лимиты на ИИ-генерацию изображений и видео, но не навсегда 18 ч.
Google добавит в Gemini инструмент для переноса диалогов из ChatGPT и других ИИ-ботов 18 ч.
Индия объявила 20 лет налоговых каникул для гиперскейлеров, использующих местные ЦОД для обслуживания зарубежных облачных клиентов 6 мин.
Возвращение людей к Луне отложили до марта — ракета SLS для миссии Artemis II дала течь 23 мин.
CXMT и YMTC спешат нажиться на дефиците: Китай резко нарастит выпуск памяти 30 мин.
Giga Computing представила материнские платы для рабочих станций на базе Intel Xeon 600 57 мин.
86 P-ядер, 128 линий PCIe 5.0 и 8 каналов DDR5-6400/8800: Intel представила чипы Xeon 600 для рабочих станций 2 ч.
Установлен новый мировой рекорд скорости FPV-дронов — 661 км/ч 2 ч.
Компьютеры Raspberry Pi снова подорожали — причина вся та же 2 ч.
OpenAI всё активнее ищет альтернативу ускорителям Nvidia для инференса 4 ч.
VDURA предложила программу Flash Relief Program для смягчения дефицита флеш-памяти 4 ч.
+3 % производительности ценой +30 % энергии: Ryzen 7 9800X3D превратился Ryzen 7 9850X3D повышением напряжения 6 ч.