Литий-металлические аккумуляторы считаются одной из самых перспективных технологий хранения энергии: они обеспечивают высокую емкость при меньшем весе и объеме. Однако их развитие сдерживает образование дендритов — тонких металлических игл из лития, которые способны вызывать короткое замыкание и разрушение батареи.
Ученые из Технического университета Мюнхена выяснили, что эти структуры могут формироваться не только на границе электродов, но и прямо внутри самого электролита. Работа опубликована в журнале Nature Communications (NatCom).До сих пор считалось, что твердые электролиты, особенно полимерные, способны предотвращать рост дендритов.
"Наши измерения показали, что дендриты могут расти в материале, который, наоборот, должен их останавливать", — пояснил первый автор работы, аспирант Фабиан Апфельбек.
Полимерные электролиты действительно более безопасны, чем жидкие: они не воспламеняются и не протекают, обеспечивая надежное разделение электродов. Однако новые результаты ставят под сомнение ключевое предположение в области разработки литиевых аккумуляторов.
Исследование проводилось с использованием нанофокусной рентгеновской дифракции на ускорителе частиц DESY в Гамбурге. Благодаря пучку рентгенов диаметром всего 350 нанометров, ученые впервые смогли наблюдать за микроскопическими изменениями внутри полимерного электролита в реальных условиях работы батареи.
"До сих пор считалось, что дендриты появляются только на границе между электродом и электролитом. Тот факт, что они могут формироваться внутри материала, стал для нас неожиданным.
Это знание поможет создать новые материалы, в которых подобная кристаллизация будет невозможна, — заключил руководитель работы профессор Петер Мюллер-Бушбаум. — Такие батареи будут эффективнее, безопаснее и долговечнее".
Свежие комментарии