В МФТИ рассчитали, насколько аноды различного состава подвержены отложению дендритов, которые приводят к взрыву аккумуляторов. Оказалось, что самым опасным является литий-индиевый анод, а самым безопасным - медный. Об этом "Газете.Ru" рассказали в МФТИ.
Аккумуляторы — химические источники тока — являются неотъемлемой составляющей мобильных электронных устройств. В последние два десятилетия наиболее широкое применение получили литий-ионные аккумуляторы, так как их емкость в несколько раз больше, чем у аналогов. Несмотря на это, литий-ионные аккумуляторы имеют существенный недостаток: при длительной либо неправильной эксплуатации они иногда не просто выходят из строя, а взрываются.
Причина взрыва кроется в конструкции аккумулятора и составе материалов, пошедших на его изготовление. Любой аккумулятор состоит из анода и катода, то есть положительно и отрицательно заряженных электродов. Литий-ионный аккумулятор получил свое название из-за содержания лития в электродах. Именно литий в ходе неправильной зарядки аккумулятора, в частности на холоде, может образовывать представляющие опасность дендриты, то есть разветвленные кристаллы. Зарождаются дендриты на анодах, но со временем растут и достигают катода. Происходит короткое замыкание и, как следствие, взрыв.
Ученые МФТИ смоделировали интенсивность роста дендритов на анодах из лития, меди и литий-индия. Для проведения расчетов использовались методы машинного обучения и теория функционала плотности.
"Мы рассчитали энергию адсорбции и скорость диффузии атома лития, адсорбированного поверхностями анодов различного состава. Вычисленные значения позволили оценить, насколько выбранные нами материалы подвержены отложению дендритов. Литий-индиевый анод продемонстрировал наихудшие поверхностные свойства, образование на нем дендритов наиболее вероятно. Самой устойчивой к отложениям является медь", - рассказал "Газете.Ru" руководитель лаборатории компьютерного дизайна материалов МФТИ Иван Круглов.
Результаты расчетов, полученные учеными, будут полезны для предварительной оценки взрывобезопасности аккумуляторов и пригодности различных материалов, в том числе вновь синтезируемых, для изготовления электродов.
