Ученые из Гарвардского университета разработали новую конструкцию экспериментальной батареи, которая, по их словам, может заряжать электромобили всего за 10 минут. 

Также утверждается, что альтернативная архитектура обеспечивает гораздо более длительный срок службы, чем сопоставимые батареи, за счет использования высокопроизводительного металлического лития и твердого электролита, чтобы оставаться стабильными в течение многих тысяч циклов.

Ученые надеются улучшить характеристики современных литий-ионных аккумуляторов, заменив графит и медь, используемые для анода, на металлический литий. Анод работает с жидким электролитом, а другой электрод батареи, катод, пропускает ионы вперед и назад при зарядке и разряде устройства, а отличная емкость и плотность металлического лития делают его привлекательным материалом для этих целей.

«Литий-металлический аккумулятор считается святым Граалем в химии аккумуляторов из-за его высокой емкости и плотности энергии», - говорит Синь Ли, доцент кафедры материаловедения Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона. «Но стабильность этих батарей всегда была плохой».

Причины такой плохой стабильности - крошечные игольчатые выступы, называемые дендритами, которые образуются на поверхности анода из металлического лития, проникают в жидкий электролит и ухудшают характеристики батареи, часто вызывая короткое замыкание или возгорание.

Использование твердого электролита вместо жидкого с его летучими растворителями - один из способов, которым ученые надеются избежать этой проблемы. 

Команда стремилась защитить свою твердотельную литий-металлическую батарею от разрушения дендритами, построив ее из разных слоев, каждый с разной степенью стабильности. Они находятся между двумя электродами, которые действуют как хлеб, и включают графитовое покрытие (салат), первый слой электролита (помидор), второй слой электролита (бекон) и, наконец, еще один слой первого электролита (снова помидор).

Есть небольшие различия в химическом составе двух электролитов, что делает первый склонным к проникновению дендритов, но более стабильным с литием, а второй менее стабильным с литием, но невосприимчивым к дендритам. Таким образом, батарея не препятствует образованию дендритов, но может безопасно контролировать и сдерживать их, при этом выступы блокируются слоем «бекона» сэндвича.

Кроме того, батарея способна излечить себя, заполняя промежутки, созданные дендритами. В ходе тестирования команда обнаружила, что батарея сохранила 82 % своей емкости после 10 000 циклов, и продемонстрировала такую ​​плотность тока, которая в один прекрасный день может позволить электромобилям заряжаться в течении 10 минут.