Причина большого потенциала литий-металлических батарей в высокой плотности энергии чистого лития. Ученые надеются заменить им графит, который применяется в современных литиевых аккумуляторах в качестве анода, но прежде необходимо решить ряд непростых проблем, пишет New Atlas.

Одна из них — дендриты, образующиеся на поверхности анода во время зарядки. Они протыкают барьер между анодом и катодом и вызывают короткое замыкание или даже возгорание батареи. Формирование этих кристаллических отростков зависит от характера поверхности анода, так что главной стратегией ученых из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук стало создание эффективного твердотельного интерфейса на поверхности лития.

В основе их подхода — порошок металлического лития, создающий большую площадь поверхности и обеспечивающий создание тонких и широких электродов. Однако неравномерность покрытия приводила к сбоям в работе батареи.

Решением стало добавление нитрата лития. Предварительная обработка соединения в фазу производства позволила создать сверхтонкие аноды с гладким, равномерным слоем. Батарея смогла сохранять стабильность при 450 с лишним циклах заряда/разряда, после которых емкость составила 87%, а выход по току — 96%.

Исследователи полагают, что такой метод позволит достичь коммерциализации литий-металлических, литий-серных и литий-воздушных батарей.

Другой подход к обеспечению защиты литий-металлической батареи от формирования дендритов применили недавно гарвардские ученые. Такую твердотельную батарею можно заряжать не менее 10 000 раз — намного больше, чем другие литий-металлические аналоги.