Исследователи из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США определили, что вызывает короткое замыкание и выход из строя литий-металлических батарей — и это может помочь избежать проблемы в будущем производстве батарей.
В результате этого открытия энергоемкие, быстро заряжающиеся, невоспламеняющиеся литий-металлические батареи, имеющие длительный срок службы, могли бы преодолеть основные препятствия для их использования в электромобилях, среди прочих преимуществ.
Литий-металлические батареи с твердыми электролитами легкие, невоспламеняющиеся, обладают большой энергоемкостью и могут очень быстро перезаряжаться. Однако существует проблема короткого замыкания, которая приводит к их выходу из строя.
Но, похоже, исследователи точно определили проблему. В статье, опубликованной в журнале Nature Energy под названием «Механическая регуляция вероятности проникновения лития в твердые электролиты граната», исследователи назвали причиной отказа механическое напряжение, особенно во время мощной перезарядки.
Старший автор Уильям Чуэ объясняет:
Даже небольшое вдавливание, изгиб или скручивание батарей может вызвать раскрытие наноскопических трещин в материалах, и литий проникает в твердый электролит, вызывая короткое замыкание.
Даже пыль или другие примеси, попавшие при производстве, могут создать достаточное напряжение, чтобы вызвать отказ.
Соруководитель исследования Синь Сюй сравнил это с появлением ямы на дороге. Под действием дождя и снега шины автомобилей вдавливают воду в мельчайшие, уже существующие дефекты в покрытии, образуя со временем всё более широкие трещины.
Сюй сказал:
Литий на самом деле является мягким материалом, но, как и вода в аналогии с ямой, достаточно лишь давления, чтобы расширить зазор и вызвать отказ.
Поэтому исследователи сейчас ищут способы использовать эти самые механические силы для упрочнения материала во время производства, подобно тому, как кузнец закаляет клинок в процессе изготовления. Они также изучают способы нанесения покрытия на поверхность электролита для предотвращения образования трещин или их восстановления при возникновении.
Ученые по всему миру, работающие над разработкой новых перезаряжаемых батарей с твердыми электролитами, могут учитывать эту проблему в своих разработках или даже использовать это открытие в свою пользу, как сейчас исследуют ученые Стэнфорда.
Основное изображение: Cube3D
Читайте также: Porsche будет проектировать гигафабрики по производству батарей с 3D-печатью для Sakuu
UnderstandSolar — это бесплатный сервис, который связывает вас с лучшими установщиками солнечных батарей в вашем регионе для получения индивидуальных смет. Tesla теперь предлагает сравнение цен, поэтому важно выбирать лучшие предложения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и получить свои предложения. — *реклама*.