Ионно-литиевые батареи станут мощнее и долговечнее

Литиевые батареи совершенствуются с каждым днём: сделан очередной шаг к созданию более мощных и долго работающих источников питания. Исследователи отделения энергетики Национальной инженерно-экологической лаборатории США (INEEL) в Айдахо-Фоллс (штат Айдахо) выяснили, как ионы лития проходят сквозь мембрану аккумулятора.

В опытах использовалась анизотропная мембрана из полимера MEEP на основе фосфазена с включениями керамики. Мембрана пропускает положительно заряженные ионы лития и задерживает электроны, что создаёт разность потенциалов по её сторонам. Батарея с такой мембраной может храниться, не теряя заряда, что является решением главной проблемы.

Довольно долгое время литиевые батареи были неконкурентосособны, поскольку требовали перезарядки каждые несколько дней. После решения проблемы саморазряда в INEEL начали работать над повышением мощности. Используемая мембрана не позволяла пропускать достаточного количества ионов для выработки требуемой мощности. Учёным пришлось детально изучить механизм прохождения ионов сквозь мембрану на молекулярном уровне.

Сначала под ЯМР-микроскопом (ЯМР - ядерный магнитный резонанс) был исследован маршрут, по которому движутся ионы сквозь MEEP-мембрану. Результаты подтвердили гипотезу о том, что ионы путешествуют вдоль фосфорно-азотных цепочек мембраны. Дальнейший анализ показал, что ионы проявляют наибольшую мобильность, взаимодействуя с азотом.

Вооружившись новыми знаниями, учёные уже работают над новыми мембранами. Прогнозируемый срок хранения неиспользуемых батарей составит до 500 месяцев без потери заряда. Новые мембраны будут твердыми, но гибкими, что позволит придавать им любую форму, это открывает новые возможности в конструировании батарей. Кроме этого, новые источники питания будут чрезвычайно морозоустойчивы.

Источник новости: Idaho National Engineering and Environmental Laboratory