Инженеры Калифорнийского университета предложили новый подход к проектированию отрицательных электродов для аккумуляторных систем. Разработанная методика формирования электродов из металлических сплавов способна существенно улучшить как производительность, так и долговечность накопителей энергии следующего поколения, что особенно актуально для развития электротранспорта. В центре внимания исследователей оказались электроды, созданные на основе литий-алюминиевого сплава.
Ученые тщательно изучили механизмы перемещения ионов лития в различных структурных состояниях материала — так называемой «бета»-фазе с повышенным содержанием лития и «альфа»-фазе с его пониженной концентрацией. Эксперименты показали, что путем регулирования пропорций лития и алюминия можно эффективно управлять распределением бета-фазы в структуре сплава. Ключевым открытием стало наблюдение, что увеличение доли бета-фазы кардинальным образом ускоряет перемещение ионов лития в металлическом сплаве. Оказалось, что в бета-фазе диффузия лития происходит в десять миллиардов раз интенсивнее по сравнению с альфа-фазой.
Кроме того, присутствие бета-фазы способствует формированию более плотных и стабильных электродных структур, одновременно расширяя каналы для движения ионов лития на границе раздела между электродом и твердым электролитом. Практические испытания продемонстрировали впечатляющие результаты: аккумуляторы с электродами из литий-алюминиевого сплава, обогащенного бета-фазой, показали высокую скорость зарядно-разрядных процессов и сохранили значительную часть первоначальной емкости после более чем 2000 рабочих циклов. Полученные результаты создают научную основу для разработки перспективных электродных материалов.
Тем временем в Австралии создали прочный и дешёвый титановый сплав.
