Функциональные батареи, в состав которых входит металлический литий, могут означать огромный прорыв в исследованиях энергии, поскольку данный материал обещает невероятно высокую плотность энергии по сравнению с медью и графитом, используемых в современных аккумуляторах.
Учёные из Университета штата Пенсильвания предлагают новое решение одной из ключевых проблем, существующих до сих пор в этой технологии, демонстрируя самосборный слой, который помогает поддерживать литий-металлическую батарею в рабочем состоянии.
Батареи, сделанные из чистого лития, в отличии от литий-ионных аккумуляторов, могут не только увеличить плотность хранения энергии в 10 раз, но сделать заряд таких батарей намного быстрее. Однако до сих пор учёным не удавалось решить проблему так называемых дендритов (наростов), которые могут образовываться на аноде при быстрой зарядке аккумулятора и приводить к разрушению самой батареи.
По словам профессора Дунхая Вана, литий-металлический аккумулятор имеет более высокую плотность энергии, но подвержен росту дендритов, обладает низким КПД и небольшим сроком службы.
Для решения проблемы дендритов учёные создали защитный слой из электрохимических активных молекул, нанесённых на тонкую плёнку меди. Во время зарядки аккумулятора, литий вступает в контакт со слоем, что запускает процесс, в ходе которого часть его разлагается и восстанавливается поверх лития, защищая его от образования дендритов.
В ходе испытаний выяснилось, что аккумулятор может поддерживать свою функцию в течение нескольких сотен циклов зарядки. Таким образом, в дальнейшем, литий-металлические аккумуляторы могут использоваться не только в смартфонах, но и в таких устройствах, как электромобили и беспилотные летательные аппараты.