Лаборатория химика Джеймса Тура из Университета Райса в США представила новую технологию обработки поверхности анодов для аккумуляторных батарей путем простого втирания в них порошка, который образует литированное покрытие, способное эффективно предотвращать образование повреждающих дендритов. Об этом сообщает интернет-издание Smartech Energy. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Порошок фосфора и серы, измельченный на поверхности фольги из металлического продемонстрировал, что его поверхностную энергию можно эффективно сохранять без использования токсичных растворителей. Модифицированные таким образом аноды в сочетании с катодами из литий-железо-фосфат-оксида в тестовых ячейках показали, что они сохраняют на 70% больше емкости после 340 циклов зарядки-разрядки, чем стандартные батареи.
«Эта новая методика обработки упростит производство аккумуляторов большой емкости и значительно их улучшит. Измельчение порошкообразных твердых частиц в литий-металлическом аноде резко снижает образование дендритов, которые могут привести короткому замыканию батареи, а также ускоренному расходу электродных материалов», – подчеркнул руководитель научной группы Джеймс Тур из Университета Райса – частного исследовательского центра в Хьюстоне, штат Техас.
Ведущий автор новой разработки Университета Райса Вейлин Чен и его коллеги по лаборатории Тура приложили необходимые усилия, чтобы протестировать на электродах различные варианты порошковых смесей. Поверхность анода исследователи сперва зачищали щеткой, чтобы придать ей нужную текстуру, а затем посыпали порошком, чтобы создать тонкую пленку, которая вступает в реакцию с металлическим литием и образует прочный пассивирующий слой.
Чен и его соавтор Родриго Сальватьерра сконструировали испытательные батареи для замеров рабочих харакеристик электродов и определили, что обработанные аноды сохраняют сверхнизкую поляризацию (еще одну полезную характеристику для литий-ионных батарей) в течение более 4000 часов, то есть почти в восемь раз дольше, чем стандартные (необработанные) литиевые аноды.
Джеймс Тур также отметил, что порошки эффективно регулируют поверхностную энергию электродов, обеспечивая более равномерное поведение материала. По его словам, порошковое покрытие обеспечивает металлическую композитную поверхность, которая предотвращает потерю металлического лития из анода – что является весьма распространенной проблемой в литий-металлических батареях.
«Литий-металлические батареи намного превышают емкость традиционных литий-ионных батарей, но литий часто трудно перезаряжать повторно», – добавил Тур.
«Порошок на поверхности металлического создает искусственный пассивирующий слой, который повышает стабильность в течение всех циклов заряда-разряда. С помощью нового метода металлическая поверхность стабилизируется, чтобы ее можно было безопасно перезарядить», – пояснил Чен.
Чтобы показать, что этот метод может иметь более широкое применение, специалисты лаборатории Тура также измельчили порошок в натриевый электрод и обнаружили, что этот процесс значительно стабилизировал его перенапряжение.