Образование и рост литиевых "усов": ученые нашли объяснение их появления

Инженеры из Национальной лаборатории в Ричланде выяснили причину появления "усов" — микроскопических нитей из лития, которые образуются внутри литий-ионных батарей и приводят к короткому замыканию и взрыву. Открытие позволит создать полностью безопасные перезаряжаемые аккумуляторы такого типа, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Nanotechnology.

В литий-ионных батареях, установленных в большинство устройств, положительно заряженные катионы лития Li2+ используются в качестве химического "поршня" для проведения электрического заряда через контур.

При полной зарядке катионы находятся в аноде батареи, а как только цепь открывается, перетекают в катод. При этом возникает электрический ток, который позволяет устройству работать.

Исследователи выяснили, что из-за возникновения "усов" внутри литий-ионных батарей при перегреве возникают короткие замыкания — они еще сильнее разогревают электролит (до температуры около 1000 °C) и превращают его в пузырьки горячего газа. Когда газа становится слишком много, происходит взрыв.

Дальнейшие наблюдения показали, что "усы" растут на катоде и при определенных условиях двигаются в сторону анода со скоростью до 250 нанометров в секунду. Это зависит от структуры кристаллов лития и устройства поверхности самих электродов.

"Мы не просто хотели подавить рост отдельных "усов", а понять, что именно порождает их, и ликвидировать общую причину их появления. Я надеюсь, что наше открытие заставит все сообщество иначе взглянуть на эту проблему и найти новые пути для борьбы с ней" - Чунминь Ван, ведущий автор исследования