Сегодня 04 марта 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 🔥
OpenAI обновила модель для стандартных ответов в ChatGPT на более прямолинейную GPT 5.3 Instant 5 ч.
Google представила Gemini 3.1 Flash-Lite — «самую быструю и экономически эффективную модель семейства» 5 ч.
Google переведёт Chrome на двухнедельный цикл выпуска обновлений 5 ч.
«МойОфис» стал доступен частным пользователям бесплатно, но с обидными ограничениями 5 ч.
Сотрудники Google и OpenAI призывают к ужесточению ограничений на использование ИИ в военных целях 5 ч.
Заряженное ностальгией музыкальное приключение Mixtape от создателей The Artful Escape не заставит себя долго ждать — дата выхода и новый трейлер 8 ч.
Разработчики амбициозного авиасимулятора «Корея. Серия Ил-2» раскрыли план на 2026 год — вылет состоится по расписанию 9 ч.
Головокружительный трейлер подтвердил дату выхода Denshattack! — безумного платформера про неподвластный гравитации поезд 10 ч.
Просыпайся, самурай: первую волну мартовских новинок Game Pass возглавила Cyberpunk 2077 11 ч.
Драйвер Nvidia 595.71 WHQL ограничил ручной разгон у GeForce RTX 50-й серии 11 ч.
Новая статья: Обзор Infinix NOTE 60 Pro: смартфон с двумя экранами 3 ч.
Ayar Labs привлекла $500 млн инвестиций от AMD, NVIDIA, MediaTek и др. 5 ч.
Разработан инструмент для поиска дефектов нанометровых транзисторов — отладка техпроцессов пойдёт веселее 5 ч.
Новая статья: Обзор материнской платы MSI MAG X870E GAMING PLUS MAX WIFI: собираем на Zen 5 сегодня, присматриваемся к Zen 6 — завтра 5 ч.
«Байкал Электроникс» поставит компании «Реглаб» 1,5 млн чипов Baikal-U — ими заменят микропроцессоры STMicroelectronics 5 ч.
TCL заменила LCD на AMOLED в линейке смартфонов Nxtpaper, выжав флагманскую яркость без бликов 5 ч.
В США представили прообраз «жёсткого диска» на ДНК с упрощёнными процедурами записи и чтения 9 ч.
В России число базовых станций LTE растёт, а 3G — уменьшается 9 ч.
Представлены обновлённые MacBook Pro 14 и 16 — дисплеи Liquid Retina XDR, больше памяти и до 30 % быстрее 9 ч.
Apple представила MacBook Air с процессором M5, увеличенным накопителем и Wi-Fi 7 10 ч.