В привычных всем нам литий-ионных аккумуляторах анод сконструирован в виде медной фольги с нанесенным на него слоем графита, в котором при заряде аккумулятора накапливаются ионы лития. Подобное устройство электрода было сконструировано в целях безопасности эксплуатации аккумуляторов такого типа, а также для повышения их долговечности. Основная проблема при использовании в аноде чистого лития состоит в том, что при заряде на электроде начинают расти дендриты в виде длинных металлических ветвей. Эти металлические «ростки» могут достигнуть катода и создать короткое замыкание, вследствие чего аккумулятор может выйти из строя и даже загореться. Использования графитового напыления на аноде не позволяет ионам лития образовывать подобные «ветви». Но при этом электрическая емкость такого типа электрода будет около 350 мА-час на 1 грамм, что ниже в 11 раз чем у анода из чистого лития.

Исследовательская группа Стенфордского университета, возглавляемая профессором И Чуи, придумала новую технологию конструирования литиевого анода без образования дендритных ростков на его поверхности. Разработанный способ конструирования отличается высокой надежностью и позволяет аноду накапливать заряд в несколько раз больше, чем у обычных литий-ионных аккумуляторов.

Главной конструктивной особенностью в новом методе конструирования является нанесение на поверхности анода тонкого углеродного слоя в виде упорядоченной структуры. Для этого на сначала на анод наносят слой из полистирольных шариков в микронную толщину, которые самостоятельно создают упорядоченную сотовую структуру. Затем на него сверху напыляют углеродную пленку, после чего полистирольная структура удаляется с электрода при помощи нагрева в среде аргона. В результате на поверхности анода оказывается прочная упорядоченная графитовая структура нанометровой толщины.Через такую сотовую структуру ионы лития проходят без каких-либо проблем, но при этом вследствие конструкционных особенностей графитовой структуры не могут образовываться литиевые дендритные ростки.

Благодаря новой конструкции анода с ячеистым слоем графита выход по току у аккумулятора составляет около 99%. Для сравнения, у анода из чистого лития выход по току снижается с 96% при первичном использовании до 50% и ниже после 100 перезарядок, что делает такой аккумулятор абсолютно непригодным для нормальной эксплуатации. По заверениям руководителя стенфордской научной группы, дальнейшие исследования могут увеличить значение выхода по току до 99,9% благодаря подбору соответствующих электролитов, что позволит в ближайшем будущем запланировать вывод аккумуляторов с новой конструкцией анода на рынок.