Ученые десятилетиями пытаются создать безопасную и долговечную батарею с анодом из металлического лития, но пока не решили проблему дендритов. Американским исследователям это, похоже, удалось — они воспользовались углеродными нанотрубками и создали анод, на котором вообще не образуются дендриты. Решение резко повышает эффективность литий-ионного аккумулятора и в разы ускорят процесс зарядки.

Когда традиционные литий-ионные батареи заряжаются и разряжаются, ионы лития движутся взад и вперед между катодом и анодом. Некоторые учение предлагают вместо графита и меди использовать при изготовлении анодов металлический литий — это позволило бы повысить энергетическую плотность и производить батареи, которые заряжаются быстрее и обеспечивают в 10 раз большую емкость.

Проблема в том, что на поверхности анода образуются дендриты, ветвистые кристаллы, которые могут проткнуть ключевые компоненты батареи и вызвать короткое замыкание или возгорание. Если этого и не произойдет, то аккумулятор все равно станет быстро терять заряд, пишет EurekAlert.

Специалисты из Техасского университета полагают, что нашли решение в сверхтонких и проводящих углеродных нанотрубках. Из них они изготовили пористые каркасы, покрытые молекулами, которые заставляют ионы лития соединяться с поверхностью.

Экспериментальным путем ученые выяснили верную концентрацию молекул, пока не создали анод, на котором не возникают дендриты.

Другое преимущество равномерного распределения ионов лития — повышение способности батареи выдавать и держать более высокие токи, в пять раз больше, чем современные аналоги. Такие аккумуляторы станут не только безопаснее и эффективнее, но и будут заряжаться намного быстрее — в 3–5 раз быстрее существующих. Наиболее перспективно использовать их для питания электромобилей.

«Создание литий-металлических анодов, которые являются безопасными и имеют длительный срок службы, было научной проблемой на протяжении многих десятилетий, — заявил один из авторов исследования Юран Но. — Разработанные нами аноды преодолевают эти препятствия».