Ученые из Университета Райса рассчитывают на пленки из углеродных нанотрубок, чтобы создать высокомощные быстро заряжающиеся литий-металлические батареи, которые смогут заменить традиционные литий-ионные батареи. Лаборатория химика Джеймса Тура показала, что тонкие пленки из нанотрубок эффективно тормозят отростки, которые прорастают естественным образом из незащищенных литиевых металлических анодов в батареях. Со временем эти дендриты, подобно щупальцам, могут прокалывать электролитическое ядро батареи и достигать катода, после чего батарея отказывает.

Эта проблема приостановила использование литиевых элементов (не путать с литий-ионными) в коммерческих применениях и побудила ученых по всему миру решать ее.

Когда уже будут батареи получше?

Литиевые элементы заряжаются гораздо быстрее и могут хранить в 10 раз больше энергии по объему, чем литий-ионные электроды, которые сегодня можно найти в любом электронном устройстве, включая мобильные телефоны и электромобили.

«Один из способов замедлить дендриты в литий-ионных батареях — ограничить скорость их зарядки», говорит Тур. «Людям это не нравится. Они хотят заряжать свои батареи быстро».

Предложение команды из Райса, описанное в Advanced Materials, простое, недорогое и крайне эффективное в замедлении роста дендритов, говорит Тур.

«Мы сделали очень просто», рассказывает химик. «Нужно просто покрыть литиевую металлическую фольгу многослойной углеродной нанотрубкой. Литий поглощает пленку из нанотрубок, которая становится из черной красной, а пленка, в свою очередь, рассеивает ионы лития».

Углеродная нанотрубка — это аллотропная модификация углерода, представляющая собой полую цилиндрическую структуру диаметром от десятых до нескольких десятков нанометров и длиной от одного микрометра до нескольких сантиметров, состоящая из одной или нескольких свернутых в трубку графеновых плоскостей. А как вы знаете, графеновая плоскость имеет толщину в один атом углерода.