Недавно исследователи по специальности материального инжиниринга при Университете Пердью, установили и изучили комплексный механизм, стоящий за распространенным типом сбоя литий-ионных аккумуляторов, вызываемым чрезмерным ростом так называемых “дендритов”. Результаты исследования могут стать крайне полезными в вопросе разработки более эффективных и надежных литий-ионных батарей, и аккумуляторов, которым бы требовалось, к тому же, меньше времени на полную зарядку. Сами дендриты представляют собой литиевые образования, растущие внутри аккумуляторов – и будучи подвержены высоким напряжениям, их рост значительно ускоряется.
Аккумулятор состоит из двух электродов, называемые анодом и катодом, разделенные изолирующим полимером. Дендриты, вырастая обычно в форме иглы и доставая до этого полимера, всегда разрушают аккумулятор. Однако в опубликованной работе команды исследователей из Университета Пердью в журнале Nano Energy указывается возможность избежать этого процесса – и как следствие, разрушения аккумулятора.
И заключается этот метод в намеренном контролировании процесса роста дендритов. В зависимости от того, как именно и в какой форме эти дендриты вырастают, ученые предлагают использовать немного разные подходы этого метода. Было установлено, что намеренное добавления некоторой части лития на вершину дендритов значительно замедляет их рост, вызывая тем самым экспоненциальный рост дендритов из основания.
Именно контролирование роста дендритов в аккумуляторах и позволяет предугадывать особенности работы аккумулятора – кроме того, это знание позволяет вплотную подойти к разработке и выпуску новых типов литий-ионных батарей, которые бы отличались еще более высоким уровнем производительности при аналогичном более высоком уровне надежности. Кроме того, исследователи обнаружили также третий, необычный тип роста дендритов, когда они совмещают иглообразную и плоскую форму роста – это наиболее проблемный тип их распространения в аккумуляторах.
