Новый прорыв в аккумуляторах: безопасные и сверхъемкие батареи

Исследователи из Университета науки и технологий Поханг (POSTECH) представили инновационную технологию гибридного анода, которая обещает революционизировать рынок электромобилей и систем хранения энергии. Новая разработка использует внешнее магнитное поле для контроля транспорта ионов лития, что позволяет значительно повысить энергоемкость батарей, одновременно снижая риск теплового разгона и взрывов.

Основная проблема современных литий-металлических аккумуляторов заключается в образовании дендритов — острых кристаллических наростов, которые могут проткнуть сепаратор, вызвать короткое замыкание и привести к возгоранию. Графитовые аноды, используемые сегодня, имеют ограниченную емкость, что делает разработку новых, более совершенных решений крайне актуальной.

Команда под руководством профессора Вон Бае Кима предложила «стратегию магнито-конверсии». При внедрении лития в анод на основе ферромагнитного феррита марганца образуются металлические наночастицы. Под воздействием внешнего магнитного поля эти частицы выстраиваются в упорядоченную структуру. Это выравнивает распределение ионов лития по всей поверхности, предотвращая их концентрацию в отдельных точках. Дополнительно, сила Лоренца, действующая на заряженные частицы в магнитном поле, способствует более равномерному транспорту ионов.

В результате вместо опасных дендритов формируется гладкий, плотный и однородный слой металлического лития. Система работает как гибридная, накапливая литий как в оксидной матрице, так и в виде металлического осадка на поверхности. Это обеспечивает емкость, примерно в четыре раза превышающую емкость коммерческих графитовых анодов, и стабильную работу в течение длительного времени. Аккумулятор продемонстрировал кулоновскую эффективность выше 99% на протяжении более 300 циклов, подтверждая свою долговечность.

«Этот подход решает две главные проблемы литий-металлических анодов — нестабильность и образование дендритов, — отметил профессор Ким. — Мы видим в этом новый путь к созданию более безопасных и надежных литий-металлических аккумуляторов». Ожидается, что технология послужит основой для улучшения емкости, срока службы и скорости зарядки батарей нового поколения.