Специалисты Института органической электроники, электронно-лучевой и плазменной технологии им. Фраунгофера (Fraunhofer FEP) разработали пригодные для массового производства технологии послойного осаждения лития в вакууме. Эти технологии помогут экономно расходовать сырьё и добиваться высокого качества электродов литиевых батарей, что обещает до 65 % повысить плотность запасаемой энергии и дальность пробега электрического транспорта.
Достичь большей плотности запасаемой энергии для литийионных аккумуляторов можно заменой графитовых анодов на аноды на основе кремния и, в будущем, на основе металлического лития. Учёные из Fraunhofer FEP как раз разработали технологию получения в промышленных масштабах тончайших слоёв как чистого лития, так и слоёв из композитных соединений, например, лития с кремнием.
Обычно литиевые слои производятся в виде тонких плёнок с помощью процессов прокатки, что требует использования вспомогательных материалов и ведёт к значительному объёму посторонних загрязняющих литий примесей. Немецкие учёные предложили создавать слои лития толщиной 1–20 мкм методом термического осаждения из паровой фазы в вакууме без каких-либо загрязняющих добавок. Литий нагревают до температуры 500–700 °C и доводят до состояния пара, который затем осаждается на подложке. Утверждается, что это даёт возможность создавать слои металлического лития заданной толщины с высочайшей степенью равномерности.
Выпаривание и осаждение лития проходит в инертной воздушной среде с соблюдением повышенных мер техники безопасности. Если необходимо создать композитные слои, то к потоку лития в паровой фазе добавляется пар из другого рабочего вещества или нескольких веществ. При этом достигается очень высокая скорость нанесения покрытий, которая в сочетании с рулонным методом изготовления электродов обещает высочайший уровень производительности при изготовлении аккумуляторов.
В процессе экспериментов было установлено, что электрохимически активным остаётся около 80 % осаждённого лития. За счёт оптимизации процессов исследователи намерены увеличить этот показатель до 90 % и более. Учёные уверены, что они добьются поставленных целей, и внедрение технологии осаждения лития в производство произойдёт в течение следующих пяти лет.
Источник 3dnews
