С литиево-металните батерии ще може да се зареждат електрически автомобили за 10 минути. Теоретия

Литиево-йонните батерии са в основата на повечето съвременни електронни устройства. Те могат да бъдат открити в смартфони, безжични продукти за интелигентен дом и електрически автомобили. При всички свои революционни предимства обаче този тип батерии имат един присъщ недостатък: дендритите.

Дендритите са тънки нишки, образувани върху електрода по време на химични процеси. Те влошават работата на батерията и ако се разраснат между електродите, могат да предизвикат късо съединение и последващ пожар. Това явление в крайна сметка съкращава живота на литиево-йонните батерии и оставя много възможности за подобрение.

Литиево-метални батерии

Поради това учените са се съсредоточили върху изучаването на образуването на литиеви дендрити, за да открият как да направят по-добри батерии с по-дълъг живот. Експерти от Харвардския университет твърдят, че са открили отговора под формата на литиево-метална батерия. При него вместо литиеви йони се използва твърд метален материал, който елиминира проблемните дендрити и предлага по-голяма структурна стабилност, отколкото батерия, съставена от течни или графитни материали.

Те оприличават новата технология за батерии на сандвич с бекон, маруля и домати. „Нашият многослоен дизайн има структурата на по-малко стабилен електролит, поставен между по-стабилни твърди електролити, което предотвратява растежа на литиеви дендрити“, съобщават изследователите в проучването, което излиза в списание Nature.

Изработването на батерия от предимно твърди материали помага да се предотврати образуването на дендрити по повече от един начин. Според изследователите дизайнът отива още по-далеч, като химически отчита потенциалните пукнатини чрез „динамично генериран разпад“, който запълва и спира потенциалните дендрити.

Идеално решение за идеален свят

Какво ще се промени, когато преминем от литиево-йонни към литиево-метални батерии? Новите батерии са по-леки, по-мощни и издържат по-дълго… в един идеален свят. За съжаление, когато учените са експериментирали с литиево-метални батерии в миналото, те са се оказали изключително нестабилни и често са се взривявали. Ето защо те отдавна се стремят да ги стабилизират и да създадат жизнеспособна търговска версия.

Намаляването или елиминирането на образуването на дендрити е от решаващо значение за този дизайн, тъй като премахването на явление, което влияе на живота на батерията, значително намалява всички неблагоприятни последици. Изследователите от Харвард тестват своята батерия в 10 000 цикъла на зареждане и установяват, че дизайнът им запазва 82% от капацитета си дори след този строг тест.

В съобщение за пресата те заявяват: „Тази технология за батерии би могла да удължи живота на електрическите автомобили до нивото на бензиновите – т.е. 10 до 15 години – без да е необходима подмяна на батериите. Благодарение на високата си плътност батерията би могла да проправи пътя за електрически автомобили, които могат да се зареждат напълно за 10 до 20 минути.“