Коли справа доходить до альтернативних конструкцій батарей, варіант в яких традиційний графітовий матеріал в одному з електродів замінюється металевим літієм високої щільності, вважаються дуже перспективними. Команда Массачусетського технологічного інституту розробила новий розчин електроліту, який може пристосуватися до цього хімічного складу і вирішити одну з ключових проблем, що стримують розвиток технології, відкривши шлях для електромобілів і мобільних пристроїв, які могли б працювати набагато довше за будь-якої зарядці.
Ідея літій-металевої батареї відкриває перспективи для мобільних пристроїв і транспортних засобів, оскільки вона здатна нести набагато більше заряду без обважнення самої батареї. Це пов’язано з чудовою щільністю енергії, яку обіцяє анод з чистого металевого літію. Однак є деякі технічні проблеми, які необхідно вирішити, перш ніж прототипи подібних акумуляторів надійдуть у масовий продаж.
Серед них – хімічні реакції, що відбуваються в електроліті, який являє собою розчин, що переносить іони літію між анодом і катодом при зарядці. Зокрема, атоми в металевих сплавах схильні розчинятися в розчині електроліту, що призводить до того, що електроди втрачають масу при циклічному циклі роботи батареї й в кінцевому підсумку починають тріскатися і руйнуватися.
- У Дубаї з’явилося безпілотне літаюче таксі
- Глава DeepMind: сучасні ШІ поки що не дотягують навіть до інтелекту кішок
- Життя – алгоритм, а мозок – операційна система
Вчені Массачусетського технологічного інституту вважають, що знайшли життєздатну стратегію для реалізації анода з металевого літію. Вона виникла в результаті попередніх досліджень літій-повітряних батарей – ще однієї багатообіцяючої розробки, на втілення якої навіть за найсміливішими прогнозами будуть потрібні роки. Деякі члени дослідницької групи розробили новий електроліт на основі органічних молекул для літій-повітряних батарей кілька років тому і вирішили вивчити застосування його потенціалу в іншому місці.
Вони вирішили вивчити те, як електроліт працює в поєднанні зі стандартними катодами, використовуваними в сучасних літієвих батареях. Ці катоди являють собою оксиди металів, зроблені з літію, нікелю, марганцю і кобальту, але в цьому випадку їх доповнював новий літій-металевий анод. Під час випробувань новий електроліт показав високу стійкість до розчинення атомів металу, що запобігло втраті маси й розтріскування, яке виникало під час попередніх тестів і було головною проблемою системи.
Новинка також зменшила накопичення небажаних з’єднань на поверхні електрода більш ніж в десять разів, але при цьому дозволяла іонам літію переміщатися легко і вільно, що критично в процесі зарядки акумулятора. Хоча електроліт виявився дуже ефективним у поєднанні з літій-нікель-марганцево-кобальтовим катодом, то, як він взаємодіяв з металевим літієвим анодом в експериментах команди, дійсно може відкрити деякі цікаві шляхи для практичного застосування.
- Чатбот Q, від Amazon, готовий перевершити ChatGPT
- У 100 разів потужніший за GPT-4: OpenAI може випустити нову ШІ-модель Orion у грудні
- У Китаї збудують найбільший в світі завод з переробки сміття в енергію (фото)
Команда впевнена, що нова речовина може привести до створення літій-металевих батарей, які споживають близько 420 Вт / кг, в порівнянні з 260 Вт / кг, пропонованими сучасними пристроями. Це, в свою чергу, може привести до того, що смартфони або електромобілі матимуть однакову вагу з сучасними моделями, але при цьому будуть вимагати підзарядки в рази рідше, що надзвичайно важливо (особливо для транспорту).
Наступна мета дослідників – масштабування виробництва з метою зробити технологію максимально доступною. Хоча електроліт простий у виробництві, він включає з’єднання-попередник, яке використовується рідко і, отже, є дорогим в отриманні, хоча це може змінитися в міру збільшення виробництва. На користь технології також працює те, що вона не вимагає кардинальної зміни архітектури батареї, і команда описує її як відмінну заміну нинішнім електролітам.
Натхнення: www.popmech.ru