Группа южнокорейских исследователей разработала новую технологию печати, более чем вдвое повышающую стабильность работы литий-металлических аккумуляторов в электрокарах.
«Обеспечивая в десять раз большую теоретическую емкость, чем у обычных литий-ионных аккумуляторов, литий-металлические аноды являются ключевым материалом в твердотельных и литий-серных аккумуляторах, которые требуют высокой плотности энергии. Однако риск образования дендритов во время циклов зарядки/разрядки вызывает опасения относительно безопасности, включая опасность короткого замыкания и воспламенения, а также ограничивает срок службы батареи», — объясняют исследователи.
Технология, предложенная исследователями из Корейского научно-исследовательского института химических технологий (KRICT), позволяет решить проблему возникновения игольчатых структур — дендритов на поверхности лития. По результатам испытаний пакетных элементов литиевые аноды, защищенные с помощью новой технологии, продемонстрировали сохранение 81,5% начальной емкости после 100 циклов зарядки-разрядки, и кулоновскую эффективность, равную 99,1%.
Это более чем вдвое превышает стабильность незащищенных литиевых элементов. Даже при высоких токах разряда, когда аккумулятор полностью разряжается за 9 минут, элементы сохраняли 74,1% своей емкости, демонстрируя стабильность в сложных условиях.
Исследователи под руководством доктора Чондона Сука вместо традиционных процессов «влажного покрытия», которые основаны на использовании растворителей, разработали метод трансферной печати без использования растворителей, основанный на рулонной технологии. Дело в том, что растворители могут повредить высокореактивный литий.
«Исследовательская группа разработала два типа защитных слоев: двойной слой, состоящий из оксида алюминия (Al₂O₃) и золота (Au), и гибридный слой, сочетающий керамические (Al-LLZO) и полимерные компоненты», — уточняют разработчики.
Процесс предусматривает создание сверхтонкой, около 5 микрометров, гибридной защитной пленки из керамики и полимера на отдельном листе, с последующим ламинированием непосредственно на поверхность лития под давлением. Такой подход исключает повреждения и обеспечивает равномерное покрытие.
«В этом исследовании сочетаются новые защитные материалы и масштабируемый процесс трансферной печати для преодоления критических проблем межфазной нестабильности и ограничений влажной обработки в литий-металлических аккумуляторах», — отмечает доктор Чондон Сук.
Команда уже продемонстрировала масштабируемость метода, успешно покрыв защитной пленкой площадь размером 245×50 мм. Ожидается, что эта разработка ускорит практическое использование высокоэнергетических аккумуляторов не только в электромобилях, но и в крупномасштабных системах накопления энергии.
Источник: Interesting Engineering
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: