Наша жизнь сегодня управляется электроникой во всех формах и формах. Электроника, в свою очередь, питается от своих батарей. Однако традиционные литий-ионные батареи (LIB), которые широко используются в электронных устройствах, теряют популярность, потому что исследователи начинают рассматривать литий-металлические батареи (LMB) как превосходную альтернативу из-за их чрезвычайно высокой плотности энергии, превышающей LIB на порядок. Ключевое различие заключается в выборе материала анода: в LIB используется графит, а в LMB - металлический литий.
Однако такой выбор сопряжен со своими проблемами. Среди наиболее заметных из них — образование игольчатых структур на поверхности литиевого анода во время циклического цикла, называемых «дендритами», которые имеют тенденцию пробивать барьер между анодом и катодом, вызывая короткое замыкание и, следовательно, проблемы безопасности. «Образование литиевых дендритов сильно зависит от природы поверхности литиевых анодов. Поэтому решающей стратегией для LMB является создание эффективного интерфейса твердого электролита (SEI) на поверхности лития», — объясняет профессор Ён Мин Ли из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук. Технологии (DGIST), Корея, специализируется на разработке аккумуляторов.
Соответственно, исследователи изучили множество стратегий, от двухмерной межфазной инженерии до трехмерной архитектуры литиевого анода. В каждом случае решение одной проблемы уступало место другой. Однако новый подход, основанный на использовании композитных электродов на основе порошка металлического лития (LMP), обещает отличиться. Привлекательность LMP заключается в их сферической форме, которая обеспечивает большую площадь поверхности и простоту настройки толщины, что позволяет использовать более широкие и тонкие электроды. Однако проблемы с использованием LMP все еще существуют, такие как морфологический отказ, вызванный природной природой их неровной поверхности.
Теперь, в новом исследовании, опубликованном в Передовые Энергетические МатериалыДоктор Ли вместе с исследователями из Кореи применили новый подход, в котором они предварительно поместили LiNO3 в сам LMP во время процесса изготовления электродов, что позволило им изготавливать электроды шириной ~ 150 мм и толщиной 20 мкм. который показал кулоновский КПД 96%.
Добавление LiNO3 к LMP привело к двум вещам: оно вызвало однородный богатый азотом SEI на поверхности LMP и привело к его устойчивой стабилизации при длительном циклическом воздействии на LiNO.3 постоянно попадает в электролит. Фактически, LMB с LiNO3 предварительно посаженный LMP (LN-LMP) продемонстрировал выдающуюся производительность при циклировании с сохранением емкости 87% в течение 450 циклов, что превосходит даже ячейки с LiNO3-добавленные электролиты.
Профессор Ли восхищен этими открытиями и говорит об их практических последствиях. «Мы ожидаем, что предварительная добавка стабилизированных Li добавок в электрод LMP станет ступенькой к коммерциализации крупномасштабных Li-металлических, Li-S и Li-air батарей с высокой удельной энергией и длительным сроком службы», он говорит.
Что касается аккумуляторов, то вроде литий не выйдет из моды в ближайшее время.