Следующий скачок в технологии аккумуляторов: литий-ионные аккумуляторы больше не являются золотым стандартом

Металлический литий, известный своей высокой энергетической плотностью, уже давно считается идеальным вариантом для анодов аккумуляторов.

Однако граница раздела между электродом и электролитом представляет собой проблему, которая препятствует повышению производительности и безопасности аккумуляторов.

Исследователи из Университета Цинхуа занялись решением этой проблемы, поставив перед собой задачу заменить графитовый анод на литиевый металлический анод для достижения более высокой плотности энергии в аккумуляторных системах. Результаты исследования, опубликованные в журнале Energy Materials and Devices, подчеркивают потенциал искусственной твердой электролитной интерфазы (ASEI) как решения для повышения производительности и надежности литий-металлических анодов.

Литиевый анод склонен к реакции с электролитом, что приводит к образованию хрупкой твердоэлектролитной интерфазы (ТЭИ). Такая естественная СЭИ снижает срок службы и производительность батареи, что создает значительные проблемы для ее практического применения. Для решения этой проблемы исследователи изучили концепцию ASEI как заменителя естественного SEI.

Заменив природный SEI на ASEI, исследователи обнаружили способ смягчения побочных реакций в аккумуляторной системе. Искусственная интерфаза твердого электролита обеспечивает более безопасный, надежный и мощный источник энергии. Этот прорыв имеет огромный потенциал для электромобилей и других подобных применений, открывая перспективный путь к безуглеродной экономике.

Яньян Ванг, автор и научный сотрудник исследования, подчеркивает важность аккумуляторных технологий для революционного изменения нашего образа жизни и достижения безуглеродной экономики. Публикация результатов исследования в журнале Energy Materials and Devices знаменует собой значительный шаг на пути к созданию батарей с улучшенными характеристиками для замены современных литий-ионных аккумуляторов.

Хотя литий-металлические батареи (ЛМБ) имеют большие перспективы, реактивная природа литий-металлического анода и возникновение дендритов во время зарядки батареи представляют собой серьезные препятствия. Дендриты — древовидные структуры — могут вызывать внутренние повреждения батареи, что приводит к короткому замыканию, ухудшению эксплуатационных характеристик и угрозе безопасности. Эти недостатки необходимо устранить, чтобы повысить практичность ЛМБ.

Для преодоления этих проблем исследователи предлагают несколько стратегий совершенствования металлических литиевых анодов. Гомогенизация распределения ионов лития имеет решающее значение для уменьшения отложений на отрицательно заряженных участках аккумуляторов. Такой подход может помочь уменьшить рост дендритов и повысить общую производительность и безопасность металлических литиевых анодов.

Исследование, проведенное Университетом Цинхуа, открывает новые возможности для будущего аккумуляторных технологий. Используя потенциал ASEI, можно превратить металлические литиевые аноды в более эффективный и безопасный источник энергии. Разработка практических конструктивных решений для металлических литиевых электродов еще на один шаг приближает нас к реализации всего потенциала ЛМБ в различных областях применения.

Опираясь на мнения ученых, исторические сведения и экспертные оценки, в данной статье освещаются проблемы, стоящие перед металлическими литиевыми анодами, и новаторские решения, предлагаемые искусственной твердой электролитной интерфазой (ИТСЭ). Благодаря всестороннему обзору исследований, проведенных в Университете Цинхуа, статья проливает свет на потенциал ASEI в революционном развитии аккумуляторных технологий.