Текст опубликован в личном блоге и его автор не имеет отношения к администрации сайта

Специалисты из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета в США пришли к выводу, что если сжать твердотельные батареи, число выходов из строя у них станет меньше. Подобные батареи отличаются от традиционных литий-ионных, поскольку вместо жидкого электролита в них применяется твёрдый керамический материал. Это потенциально позволяет получить более высокую плотность хранения энергии и увеличенную надёжность.

Во время зарядки ионы лития проходят через керамический электролит к отрицательно заряженному электроду. Некоторые ионы проникают в дефекты материала, превращаясь в металлический литий. В результате образуются игольчатые структуры - дендриты.Изображение: SLAC

Если дендриты растут в направлении противоположного электрода, может произойти короткое замыкание. Чтобы подобного не происходило, специалисты применили кольцо из сплава с эффектом памяти формы, чтобы сжать твёрдый электролит. Кольцо нагревали до температуры 170 °C, оно сжималось и сдавливало батареи.

При этом образование дендритов не остановилось полностью, однако вместо вертикального распространения к электродам они стали двигаться внутри электролита горизонтально. Это позволяло избежать короткого замыкания.

Для отслеживания процессов внутри электролита применили рентгеновские лучи на синхротронном источнике излучения SLAC. Это позволило узнать, что дендриты образуются в дефектах, таких как поры в материале.

При сжатии батареи работали на протяжении тысяч циклов зарядки и дендриты этому не мешали. Это может заставить инженеров проектировать твердотельные батареи таким образом, чтобы электролиты всегда находились под механическим давлением. Другим вариантом является создание электролитов с меньшим числом внутренних дефектов, что уменьшит вероятность образования дендритов.

Далее перед исследователями стоит задача изучить интерфейсы между катодом, анодом и твёрдым электролитом, где поддержание качественного контакта остаётся ещё одной проблемой.