Исследование позволит поднять безопасность литиевых батарей на новый уровень

Исследование позволит поднять безопасность литиевых батарей на новый уровень

Дендриты, древовидные литиевые кристаллы, образующиеся на электродах батарей,  скоро (по окончании нескольких перезарядок) снижают емкость элементов питания, а также будут прокалывать мембрану и приводить к короткому замыканию, становясь обстоятельством поломки аккумулятора либо кроме того взрыва и пожара.

Изучить закономерности роста дендритов удалось физикам Мичиганского университета (U-M), о чем они сообщили в статье для ACS Central Science. Забрав в качестве экспериментального примера батарею нового поколения – литий-железную – ученые проделали в её корпусе окно, разрешившее заснять на камеру процесс развития дендритов.

Их работа разрешит поднять безопасность литиевых батарей на новый уровень. Это особенно актуально на данный момент, в то время, когда предельное уменьшение толщины аккумуляторная батарей в гаджетах, наподобие Samsung Galaxy Note 7, многократно увеличивает потенциальную опасность дендритов.

Литий-серные и литий-воздушные батареи довольно часто именуют литий-железными так как они имеют железные электроды. Они смогут хранить в 10 раза больше энергии, чем лучшие коммерческие литий-ионные элементы, но намного больше последних подвержены и происхождению дендритов.

Чтобы запечатлеть дендриты в развитии, ученые поместили аккумулятор с окном под видеомикроскоп большого разрешения. С его помощью они имели возможность параллельно отслеживать изменения разности и рост дендритов потенциалов между электродами на протяжении разрядки и зарядки, выявлять вероятную сообщение двух процессов.

Под микроскопом было видно, как в течение полного цикла работы элемента питания дендриты сперва появляются на поверхности электрода, после этого растут и, подобно растениям в осеннюю пору, усыхают и осыпаются при выводе ионов лития из электрода. Ученые замечали как углубления, остающиеся по окончании выхода ионов, становятся центрами зарождения новых дендритов на следующем цикле.

Было найдено, что не все дендриты страшны. Если они маленькие и равномерно покрывают поверхность электрода, больше лития остаётся вовлечено в электрохимическую реакцию и батарея сохраняет стабильность.

«Я не пологаю, что существует метод всецело не допустить рост дендритов, – заявил Нейл Дасгупта (Neil Dasgupta), адъюнкт-доктор наук U-M. – Но осуществляя контроль их рост возможно обеспечить лучшую безопасность и долгую эксплуатацию батарей».

Об одном из таких методом авторы собираются рассказать в собственной следующей публикации.

Обзор и тест китайских аккумуляторов 18650 с Aliexpress


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: