Новая технология сделает возможными надежные аккумуляторы из калия
Logo
Cover

Команда американских ученых разработала технологию самовосстановления калиевой батареи, очищающую аноды от опасных дендритов и предотвращающую их рост. Они надеются, что теперь с ее помощью станет возможным производство дешевых и надежных аккумуляторов на основе калия.

Литий — лучшее решение, которое есть у нас сегодня для производства аккумуляторов, но не единственное. Появляются и альтернативы этому дорогому, небезопасному и спорному с точки зрения окружающей среды материалу. Например, дешевый, доступный и легкий в обработке калий мог бы существенно снизить расходы на производство аккумуляторов, а аноды из калия способны обеспечить энергетическую плотность, сравнимую с той, какую обеспечивает литий.

Проблема у калиевых батарей та же, что и у литиевых — дендриты. Со временем, после множества циклов заряда и разряда, частицы металла начинают приставать к аноду, формируя древовидные отростки. Постепенно они становятся достаточно длинными, чтобы проткнуть мембрану, отделяющую анод от катода и закоротить батарею. Это сокращает срок службы батареи и может привести к возгоранию, пишет New Atlas.

Метод, предложенный учеными из Политехнического института Ренсселэр, кажется странным: быстрая зарядка и разрядка обычно лишь увеличивает риск возникновения дендритов и сокращает срок службы аккумуляторов. Однако если выполнять эти действия в контролируемых условиях, можно точно управлять теплом в батарее, повышая температуру до точки, когда калий не плавится, но запускает поверхностную диффузию так, чтобы сгладить с помощью металла острие дендрита.

Таким образом, эту систему управления батареей можно запускать по ночам или когда ей не пользуются, чтобы она восстанавливала повреждения, вызванные дендритами.

Авторы изобретения надеются, что с его помощью произойдет сдвиг парадигмы в металлических батареях, и они будут запущены в производство.

Тот же самый трюк исследователи продемонстрировали для литиевых батарей в 2018 год, но он требовал существенно более высоких температур.

Другой способ защиты батарей от дендритов и возгорания придумали в университете штата Иллинойс. Инженеры разработали твердый полимерный электролит, который от воздействия высокой температуры делается еще прочнее.