Ученые из США разработали новый многообещающий материал для изготовления анода к литий-металлическим батареям. Открытие обещает решить давнюю проблему этого типа аккумуляторов — незначительный срок службы из-за быстро образующихся на поверхности электрода дендритов.

В литий-металлических батареях в качестве анода используется вместо привычного графита чистый металлический литий. У него очень высокая энергетическая плотность, поэтому аккумуляторы могут заряжаться намного быстрее, а их емкость может увеличиться до 10 раз, по сравнению с литий-ионными. Однако не все так просто: одно из препятствий на пути создания эффективной литий-металлической батареи — дендриты, которые могут возникать на анодах и приводить к коротким замыканиям и пожарам.

Для того чтобы этого не произошло, специалисты из Университета Райс использовали обычную клейкую ленту. Они нанесли ее на медный токосъемник, часть литиевого анода, и нагрели ее лазером до температуры 2300 К (2026°C). Так у нее появились новые полезные свойства. Пленка превратилась в пористое покрытие из кремния и кислорода с небольшим вкраплением графена, пишет New Atlas.

Первые испытания показали, что она защищает токосъемник, впитывая и выпуская металлический литий без угрозы формирования дендритов.

Одно из последствий замены графитового анода на литиевый заключается в повышенной оксидации поверхности, которая существенно сокращает срок службы анода, зато повышает его производительность. Защитная пленка из оксида кремния позволяет сохранить преимущества оксидации без снижения срока службы анода.

Опыты показали, что такие батареи работают в три раза дольше обычных литий-металлических аккумуляторов, сохраняя 70% емкости через 60 циклов заряда и разряда. Кроме того, технология оказалась простой и безопасной, и ее можно без труда запустить в массовое производство.