реклама
Новости Hardware

«Во всём виноват катод»: учёные определили, откуда у твердотельных литиевых аккумуляторов растут дендриты

Учёные из Института им. Макса Планка (MPI-P) исследовали микроструктуру твердотельных литиевых аккумуляторов, вдохновившись наблюдением за ростом сталактитов и сталагмитов в пещерах. Первые растут сверху, а вторые — снизу. Похожим образом в твердотельных батареях растут дендриты из металлического лития. Но прежде никто не изучал вопросы, на каком электроде начинается рост дендритов и что его к этому подталкивает и, главное, как этого избежать.

 Поиски корней дендритов в электродах батарей. Источник изображения: Xue Zhang / MPI-P

Поиски корней дендритов в электродах батарей. Источник изображения: Xue Zhang / MPI-P

Команда исследователей MPI-P из департамента Ганса-Юргена Бутта (Hans-Jürgen Butt) в деталях изучила атомное строение твердотельных электролитов и электродов от физического строения до карты распределения электронов в кристаллической решётке. В качестве основного инструмента использовался метод зондовой силовой микроскопии Кельвина (KPFM). Подход позволяет создать карту распределения зёрен кристаллов в поликристаллических материалах и отобразить межзёренные границы. Также KPFM даёт возможность измерить потенциалы на поверхности материала (оценить величину заряда).

Выяснилось, что на межзёренных границах отрицательного электрода (на катоде) в процессе заряда и разряда батарей с твёрдым электролитом скапливаются электроны. При прохождении через такие скопления ионов лития (что происходит в момент зарядки и разрядки аккумуляторов) они захватывают электроны и восстанавливаются до металлического лития. На аноде такие процессы практически не наблюдались.

Тем самым стало абсолютно понятно, что «во всём виноват катод» и исследователям необходимо более пристально изучить его для подавления процессов роста игл дендритов, которые в процессе работы аккумулятора буквально протыкают его насквозь до возникновения короткого замыкания. Своими выводами учёные поделились в статье в журнале Nature Communications, которая свободна доступна по этой ссылке.

Следствием проделанной работы может стать появление намного более безопасных и долговечных батарей с твёрдым электролитом, которые будут невоспламеняемые и более энергоёмкие, чем привычные литиевые аккумуляторы с жидким электролитом.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Вечерний 3DNews
Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий.
Материалы по теме
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Разработка интерфейсов PCIe 6.0 и 7.0 забуксовала — поддержка новых стандартов в железе задержится 16 мин.
Новая статья: Обзор PCIe 5.0-накопителя Patriot Viper PV553: дозревший Phison E26 43 мин.
Дата-центры для ИИ обещают принести немало выгоды: лидером роста в глобальном REIT-индексе Bloomberg стала австралийская Goodman Group 4 ч.
Asetek растеряла клиентов на СЖО и предупреждает о грядущем падении выручки 7 ч.
Холодный приём: новый национальный суперкомпьютер Норвегии разместят в руднике и охладят водой из фьорда 9 ч.
В Катманду запущен новый Tier III ЦОД 10 ч.
QNAP готовит NAS TS-432X и TS-632X с процессором Arm и поддержкой 10GbE 11 ч.
Cooler Master выпустила 850-ваттный БП с пассивным охлаждением — в нагрузку к нему дают 27" монитор 11 ч.
Asus представила пару доступных оверклокерских плат серии Z790-AYW WIFI 12 ч.
Импортозамещение в Китае подстегнуло спрос на память производства YMTC 17 ч.