Немного тепла продлит жизнь литий-ионной батареи

С течением времени, на анодах литий-ионных батарей могут вырастать мельчайшие нитевидные волокна лития, называемые дендритами. Они несут с собой опасность короткого замыкания, выводящего аккумулятор из строя, иногда даже с возгоранием и взрывом. Даже если замыкания не происходит, подросшие дендриты отламываются от анода и остаются в электролите, что исключает содержащийся в них литий из рабочего процесса и уменьшает ёмкость батарей.

«Дендриты опасны и снижают ёмкость, это общая проблема для всех перезаряжаемых батарей», — пишет сотрудник Калифорнийского технологического института Асгар Арьянфар (Asghar Aryanfar) в статье, опубликованной в Journal of Chemical Physics. В ней ученые рассказали об исследованиях, в ходе которых они выращивали в тестовой батарее дендриты, а затем выдерживали её при повышенной температуре.

Нагрев до 55 °C, как установили авторы, укорачивает литиевые дендриты на 36%. Для того, чтобы понять, что именно вызывает растворение дендритов, они использовали компьютер, смоделировав воздействие тепла на индивидуальные атомы дендрита, условно представленного в виде пирамиды.

Компьютерная симуляция показала, что нагрев приводит атомы дендрита в движение, в результате которого верхние могут спускаться на более низкие уровни, а находящиеся там — уходить, оставляя вакантное место, заполняемое соседними атомами. Все это ведет к уменьшению высоты пирамиды.

Как указывает Арьянфар, рассчитав количество энергии, необходимое для изменения структуры дендрита, ученые могут лучше понять его структурные характеристики. И хотя многие факторы могу оказывать влияние на срок эксплуатации батарей при высоких температурах, включая тенденцию к саморазряде и побочные химические реакции, эта работа ясно показывает, что небольшой нагрев может вдохнуть новую жизнь в изношенный источник энергии вашего мобильного телефона.