Дослідники з престижного Гарвардського університету, можливо, досягли прориву у своїх дослідженнях технології твердотільних батарей. Результати дослідження були опубліковані в останньому випуску Nature Materials і вказують на те, як можна розробити твердотільну батарею, щоб повністю заряджатися протягом 10 хвилин.
Дослідники літієво-металевої батареї працюють у Гарвардській школі інженерії та прикладних наук (SEAS) Джона А. Полсона. Провідним автором опублікованої статті Nature Materials є Xin Li, доцент кафедри матеріалознавства в SEAS. Нещодавно розроблена батарея має приблизно 6000 циклів заряджання, що більше, ніж будь-яка інша сумкова батарея.
За словами дослідників, батареї з літієвим металевим анодом вважаються найкращим вибором акумуляторів, оскільки вони мають ємність у десять разів більшу, ніж комерційні графітові аноди, і можуть значно збільшити відстань їзди електромобілів. Дослідники кажуть, що їхні результати дослідження знаменують важливий крок до більш практичних твердотільних акумуляторів із великим розгалуженням для промислового та комерційного застосування.
Невдовзі електричні транспортні засоби можуть отримати швидшу зарядку акумуляторів
Утворення дендритів на поверхні анода є основною проблемою при розробці твердотільних батарей. Вони можуть накопичуватися на поверхні літію та проростати, як коріння, в електроліт. Їх зростання сприяє пошкодженню бар’єра, який розділяє анод і катод, що призводить до короткого замикання або, можливо, пожежі. Дослідницька група розробила багатошарову батарею, яка містить різні матеріали різної стабільності між анодом і катодом. Ця конструкція 2021 року запобігла проникненню літієвих дендритів, хоча й не зупинила їх зростання взагалі.
Прорив дослідницької групи з Гарварду полягає в тому, що вони успішно запобігли утворенню дендритів, використовуючи частинки кремнію мікронного розміру в аноді, щоб звузити реакцію до дрібної поверхні, не проникаючи далі. За словами провідного автора Лі, металевий літій обертається навколо частинки кремнію, як тверда шоколадна шкаралупа навколо серцевини лісового горіха. Оскільки на рівній поверхні може відбуватися швидке нанесення покриття та зняття зрізу, розроблений акумулятор можна повністю зарядити приблизно за 10 хвилин.
Розроблена батарея зберегла 80% своєї ємності після 6000 циклів, що було набагато краще, ніж будь-яка мішечна батарея на ринку. Технологія була ліцензована Adden Energy Управлінням розвитку технологій Гарвардського університету. Adden Energy є відгалуженням дослідницьких зусиль у Гарварді, співзасновниками якого були Сінь Лі та троє інших – усі випускники Гарварду. Ця технологія розширюється, щоб створювати батареї для смартфонів, які набагато більші, ніж мішечні акумулятори. Існують проблеми в еволюції остаточного твердотільного акумулятора, перш ніж він стане комерційним продуктом. Масове виробництво такої техніки має свої динамічні виклики.