«Литий-металлические батареи считаются священным граалем батарей, поскольку их емкость в десять раз превышает емкость коммерческих графитовых анодов и может существенным образом повысить запас хода электромобилей, — сказал Ли Синь, старший научный сотрудник Школы инженерии и прикладных наук. — Наше исследование — это важный шаг к более практичным твердотельным батареям для промышленного и коммерческого применения».

По словам Ли, главная проблема в создании таких батарей — образование дендритов на поверхности анода. Эти кристаллические структуры врастают в электролит и пробивают барьер между анодом и катодом, вызывая короткое замыкание или возгорание. В процессе движения ионов от катода к аноду во время зарядки поверхность анода покрывается налетом — благоприятной средой для дендритов.

Несколько лет назад Ли и его коллеги предложили защищать батареи от дендритов слоями различных материалов между анодом и катодом. В новом исследовании они добавили в анод микронные частицы кремния, которые ограничивают реакцию литиирования и обеспечивает гомогенное покрытие.

Когда ионы лития движутся от катода к аноду, они соединяются с частицами кремния, но не проникают дальше. Они покрывают эти частицы, как слой шоколада покрывает фундук, пояснил Ли. Все это происходит настолько быстро, что батарею можно зарядить всего за 10 минут. Опытный образец такой пакетной ячейки во время испытаний сохранил 80% емкости после 6000 циклов.

Ли и его коллеги уже запатентовали свою технологию. Ее коммерциализацией займется предприятие Adden Energy, пишет Mining.com.

Заменив дефицитный кобальт на более безопасные и доступные материалы, специалисты из Японии смогли решить ряд проблем современных батарей. Плотность энергии у нового элемента питания на 60% больше, чем у обычных литий-ионных аккумуляторов такого же веса и объема. И при этом он выдерживает беспрецедентные 1000 полных циклов зарядки.