На сегодняшний день литий-ионные батареи используются во множестве различной техники и приложениях, однако, их емкость очень мала и не удовлетворяет растущие потребности рынка. При этом, ученые считают, что дальнейшие попытки ее модернизации вряд ли дадут что-то существенное. Другими словами, очень сомнительно, чтобы мы из нее выжали нечто большее. Конечно, на протяжении нескольких лет появлялись вариации литий-ионных батарей – литиево-воздушные и литиевые-металлические батареи вроде бы внушали надежду, но очень скоро стало ясно, что и они, вероятно, являются техническим тупиком.
Но теперь группа ученых из американского Университета Райса заявляет, что им удалось создать нечто совершенно новое. Они обнаружили, что внедрение в анод литий-металлической батареи одного из разновидностей асфальта наделяет хранитель энергии свойством очень быстрой зарядки, а также невероятной стабильностью, практически полностью исключающей риск короткого замыкания и возгорания.
Чтобы сделать эту новую батарею, исследователи использовали в своей работе необработанный гильсонит.
Для справки:
Гильсонит – это материал из семейства чистых углеводородов, еще его называют природным асфальтом, который применяют при выполнении различных дорожно-строительных работ. Обладает высокой стабильностью, и при добавлении гильсонита в асфальтобетон, дорожное покрытие демонстрирует повышение стойкости к воздействию высоких нагрузок и перепадов температур.
Ученые добавили гильсонит к токопроводящей наноленте графена, после чего покрыли этот материал литием, получив необычный анод. А затем создали батарею путем объединения такого анода с катодом из сернистого углерода.
В результате, проведенные испытания показали, что новая асфальтно-литиевая батарея очень стабильна, и выдерживает более чем 500 зарядных циклов. Также было установлено, что данный энергонакопитель обладает невероятной плотностью энергии – 943 Вт*ч на килограмм, что в разы больше, чем у ныне существующих батарей. Между тем, высокая энергетическая емкость этой батареи в 20 мА на см2 означает, что ее, полностью разряженную, можно очень быстро перезаряжать.
«Емкость этих батарей огромна, но самое главное, что ее от нулевого заряда до полной зарядки можно наполнить энергией буквально за 5 минут», – говорит Джеймс Тур, ведущий исследователь данного проекта.
У новых батарей есть еще один важный плюс: в них практически не образовываются дендриты. Дендриты – это отложения лития, которые врастают в электролит аккумулятора. Иногда их разрастание соединяет анод с катодом, в результате чего происходит короткое замыкание, возгорание и даже взрыв батареи. Но добавление природного асфальта гильсонита при изготовлении анодов помогает предотвратить это явление. К тому же, при производстве новой асфальтно-литиевой батареи не требуется совершать много технологических этапов, и выращивать нанотрубки из графена. Этот момент обеспечивает легкость и дешевизну производства подобных батарей.
