Ученые нашли способ продлить жизнь одному из самых перспективных видов аккумуляторов — так называемых анодных батарей без анода, которые могут сделать электромобили легче и позволить им проезжать больше километров на одной зарядке.
Специалисты Корейского института передовых технологий (KAIST) под руководством профессоров Чинву Ли и Хи Тэ Чжуна совместно с коллегами из Кенбукского национального университета и Национального нанофабрикационного центра решили проблему, которая долгое время мешала безанодным батареям выйти на массовый рынок.
Суть технологии проста: в обычных литий-ионных батареях литий при зарядке хранится в аноде — слое, который часто делают из графита. В безанодных батареях графита нет: литий просто оседает на тонкой медной фольге. Благодаря этому батарея получается компактнее и легче, а значит, может вмещать больше энергии в том же объеме, что критически важно для автопроизводителей, которые борются за каждый лишний километр пробега.
Но у этой красивой идеи есть изъян. При многократных циклах заряда и разряда литий имеет свойство откладываться неравномерно, образуя острые игольчатые структуры — дендриты. Они не только снижают эффективность батареи, но и разрушают защитный слой на поверхности электрода, из-за чего устройство быстро деградирует. Попытки решить проблему увеличением количества лития или нанесением толстых защитных покрытий сводили на нет главное преимущество технологии — компактность.
Корейские ученые пошли другим путем, позаимствовав приемы из производства микрочипов. Они создали на поверхности медной фольги упорядоченный массив крошечных трубочек, каждая размером около 300 нанометров в диаметре и 150 нанометров в высоту. Для этого использовался метод вторичной распылительной литографии (SSL), который применяется в полупроводниковой промышленности для создания сверхмалых структур. Идея похожа на разметку большой автостоянки на отдельные места: вместо хаотичного скопления литий теперь равномерно распределяется по множеству «ячеек». Благодаря этому полезная площадь поверхности для осаждения лития увеличилась примерно в четыре раза по сравнению с обычной гладкой фольгой.
Источник: hi-tech.mail.ru