Вчені знайшли спосіб зробити акумулятори для електромобілів компактнішими та витривалішими

Дослідники з Корейського інституту передових технологій (KAIST) у кооперації з іншими науковими центрами відшукали рішення ключової проблеми безанодних акумуляторів. Інноваційний підхід дозволяє запобігти стрімкому зносу батарей, не збільшуючи їхні габарити, що наближає появу компактніших накопичувачів енергії підвищеної щільності для електрокарів. Про це інформує ScienceDaily.

На відміну від класичних літій-іонних аналогів, у безанодних батареях повністю відсутній традиційний графітовий анод: у процесі зарядки іони літію накопичуються безпосередньо на тонкому мідному фольгованому шарі. Це робить елемент живлення значно легшим і компакттнішим, проте породжує критичний недолік — регулярне заряджання супроводжується ростом гострих утворень, так званих дендритів. Вони руйнують внутрішню ізоляцію та значно прискорюють деградацію системи.

З метою подолати цей дефект розробники сформували на мідній поверхні особливу сітку з нанотрубок діаметром близько 300 нанометрів і висотою 150 нанометрів. Подібна архітектура забезпечує рівномірне розподілення літію під час живлення, завдяки чому ефективна площа для його осідлання зросла приблизно вчетверо в порівнянні зі звичною гладкою міддю.

Додатково вчені задіяли ультратонкий шар матеріалу MXene товщиною близько 10 нанометрів. Він стимулює створення стійкого захисного бар’єра, мінімізує побічні хімічні реакції та блокує розвиток дендритів. Задля виготовлення цих наноструктур дослідники залучили технологію вторинної розпилювальної літографії, запозичену з галузі напівпровідникового виробництва.

Представлена інновація здатна перетворити безанодні акумулятори з високою ємністю на масовий продукт. У разі успішного промислового масштабування майбутні електромобілі зможуть комплектуватися легшими батареями без жодних компромісів щодо дальності поїздки. Щоправда, точні строки впровадження таких рішень у серійне виробництво наразі не називаються.