Лабораторія хіміка Університету Райса Джеймса Тура представила техніку налаштування поверхні анодів для батарей, просто втираючи в них порошок. Порошок прилипає до анода і перетворюється на тонке літієве покриття, яке ефективно запобігає утворенню пошкоджених дендритів.

Порошок фосфору та сірки, подрібнений на поверхні металевої літієвої фольги, продемонстрував, що його поверхневу енергію можна регулювати без використання токсичних розчинників. Аноди, модифіковані таким чином і поєднані з літій-залізо-фосфатно-оксидними катодами в тестових елементах, показали, що вони зберігають на 70% більше ємності після 340 циклів заряду-розряду, ніж стандартні батареї.

«Це спростило б виробництво акумуляторів високої місткості, одночасно значно покращивши їх», — сказав Тур. «Подрібнення цих порошкоподібних твердих частинок у літієвий металевий анод значно зменшує утворення дендритів, які можуть замикати акумулятор, а також прискорене споживання матеріалів».

Провідний автор і аспірант Райса Вейінь Чен і його колеги з лабораторії застосували необхідне мастило для ліктів, щоб перевірити різноманітні порошки-кандидати на своїх електродах. Спочатку вони почистили поверхню, щоб надати їй текстуру, потім нанесли порошок, щоб створити тонку плівку, яка реагує з металевим літієм і утворює твердий пасивуючий шар.За словами вчених з Університету Райса, втирання металевого порошку в поверхню літієвих анодів є обіцянкою зменшити загрозу дендритів, які пошкоджують придатні для переробки батареї. Авторство: The Tour Group

Чен і співавтор Родріго Сальватьерра, колишній докторант, а тепер науковий відвідувач лабораторії Тура, створили тестові батареї та визначили, що оброблені аноди зберігають наднизьку поляризацію — ще одну шкідливу характеристику для літій-іонних батарей — протягом понад 4000 годин, приблизно у вісім разів довше, ніж голі літієві аноди.

Тур сказав, що порошки ефективно регулюють поверхневу енергію електродів, забезпечуючи більш рівномірну поведінку по всьому матеріалу.

«Це забезпечує металеву композитну поверхню, яка запобігає втраті металевого літію з анода, що є поширеною проблемою в металевих літієвих батареях», — сказав Тур. «Літій-металеві батареї значно перевищують ємність традиційних літій-іонних батарей, але металевий літій часто важко повторно заряджати».

«Порошок на поверхні металевого літію створює штучний пасивуючий шар, який покращує стабільність протягом циклів заряду-розряду», — сказав Чен. «За допомогою цього методу нанесення щіткою металева поверхня стабілізується, щоб її можна було безпечно заряджати».

Щоб показати, що ця техніка може мати ширше застосування, лабораторія також подрібнила порошок у натрієвий електрод і виявила, що цей процес значно стабілізував його перенапругу. Дослідження узгоджується з нещодавнім відкриттям інженера-механіка Тур і Райса К. Фреда Хіггса III про те, що шліфування певних порошків на поверхні може зробити їх супергідрофобними або дуже стійкими до води. Джерело