Бриллианты — лучшие друзья батарей

Бриллианты — лучшие друзья батарей

Дендриты являются врагом литий-ионных батарей. По мере того, как ионы перемещаются между анодом и катодом в этих аккумуляторах, они могут осаждать дендриты, похожие на усики. Подобно сталактитам, которые образуются внутри пещеры, эти аккумуляторные дендриты становятся одной из основных причин выхода из строя литиевой батареи.

Литий является идеальным материалом для катодов с точки зрения потенциала накопления энергии, но чистые литиевые катоды страдают от значительных дендритных образований. Чтобы решить эту проблему, производители аккумуляторов начали смешивать литий с графеном. Полученное соединение ингибирует образование дендритов, но также значительно снижает емкость накопления энергии катода. Чистый литиевый катод способен хранить в 10 раз больше электрической энергии, чем катод из лития и графена.

Исследователи из Университета Дрекселя в тесном сотрудничестве с коллегами из Университета Цинхуа в Пекине и Университета науки и технологий Хаучжун в Ухане (Китай), возможно, нашли способ ингибировать образование дендритов и обеспечить возможность изготовления катодов с более высоким процентом лития. Их открытие заключается в добавлении наноразмерных алмазов к электролиту аккумулятора. Частицы алмаза в 10 тысяч раз меньшие, чем диаметр человеческого волоса, уменьшают электрохимические отложения, которые образуют дендриты.

Наноалмазы достаточно давно используются в гальванической промышленности, чтобы сделать металлические покрытия более однородными. Исследователи обнаружили, что это свойство чрезвычайно полезно для устранения образования дендритов. В статье объясняется, что подмешивание наноалмазов в раствор электролита литий-ионной батареи практически исключает образование дендритов в течение первых 100 циклов заряд/разряд.

Как и все открытия, сделанные  в лаборатории, новая технология пока вдалеке от поиска своего пути в коммерческих приложениях. Исследователям необходимо будет испытать большое количество батарейных ячеек в течение достаточно длительного периода времени при различных физических условиях и температурах, чтобы гарантировать, что создание дендритов фактически устранено.

Результаты своих исследований учёные опубликовали в журнале Nature Communications  под названием «Наноалмазы подавляют рост литиевых дендритов».