Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) провели расчеты, чтобы оценить склонность анодов разных материалов к образованию дендритов — разветвленных кристаллов, которые приводят к короткому замыканию и взрыву аккумуляторов. Самым взрывоопасным оказался анод из литий-индия, а самым безопасным — медный.

Почему аккумуляторы взрываются

Как рассказывает gazeta.ru, дендриты образуются на аноде, но со временем прорастают до катода, что вызывает короткое замыкание и взрыв. Их появление связано с особенностями конструкции аккумулятора и материалов, использованных для его изготовления.

Наибольшее распространение в последние годы получили литий-ионные аккумуляторы благодаря их высокой емкости, но они подвержены риску взрывов, особенно при неправильной зарядке, например, на холоде.

Как проводилось исследование

Ученые МФТИ смоделировали процесс роста дендритов на анодах из трех материалов:

  • Лития
  • Литий-индия
  • Меди

Для расчетов использовались методы машинного обучения и теория функционала плотности. Они изучили энергию адсорбции и скорость диффузии лития на поверхностях этих анодов.

Основные выводы

  • Литий-индиевый анод показал худшие свойства, что делает его самым опасным материалом для аккумуляторов.
  • Медный анод оказался наиболее устойчивым к образованию дендритов, что делает его предпочтительным с точки зрения безопасности.

Что нам говорят эти результаты?

Полученные данные помогут разработчикам аккумуляторов предварительно оценивать взрывобезопасность и выбирать подходящие материалы для создания электродов, включая новые синтезируемые вещества.

Как отметил руководитель лаборатории компьютерного дизайна материалов МФТИ Иван Круглов, результаты исследования могут стать важным шагом к созданию более безопасных и эффективных химических источников тока для электронных устройств.