Это прорыв: срок службы аккумуляторов удалось увеличить в 7 раз

Об этом сообщает СМИ interestingengineering.com.

Исследователи достигли прорыва, внедрив новую электролитную добавку, трифторметансульфонат серебра (AgCF₃SO₃ или AgTFMS), которая способствует одновременному образованию серебра (Ag) и фторида лития (LiF) на поверхности литий-металлического анода. Эта двухслойная защита эффективно подавляет образование литиевых дендритов, которые представляют собой микроскопические пальцеобразные структуры.

Во время циклов заряда-разряда литий имеет тенденцию к росту в дендритных формах, вызывая короткие замыкания и тепловой разгон, что приводит к проблемам со сроком службы и безопасностью. Но ученые смогли подавить рост дендритов и смягчить истощение электролита, вызванное повторяющейся деградацией и перестройкой твердоэлектролитной интерфазы (SEI).

"Сформировав высокопроизводительный SEI с помощью простого подхода, мы разработали технологию, которая увеличивает как срок службы, так и эффективность литиевых батарей", — объяснили исследователи.

Литий-металлические аноды демонстрируют впечатляющую емкость хранения энергии, более чем в 10 раз превышающую возможности обычных графитовых анодов, что делает их весьма востребованными для питания будущих технологий, таких как электромобили и передовые электронные устройства. Однако их присущая нестабильность, особенно в сверхтонких форматах, имеющих решающее значение для коммерческой жизнеспособности, была серьезным препятствием.

Использование сверхтонкого литиевого металла толщиной менее 50 мкм имеет решающее значение для коммерциализации литий-металлических батарей, но проблемы со стабильностью ухудшаются по мере уменьшения толщины. Группа сосредоточилась конкретно на стабилизации анодов толщиной всего 20 мкм, где проблемы нестабильности обычно усугубляются. Благодаря тщательному анализу поверхности ученые подтвердили, что добавка AgTFMS позволила одновременно создать прочный защитный слой, состоящий как из механически прочного LiF, так и из серебра, что способствует равномерному осаждению лития во время зарядки. Они успешно повысили стабильность сверхтонких (20 мкм) литий-металлических анодов и экспериментально подтвердили, что образование дендритов может быть эффективно подавлено, а срок службы батареи может быть увеличен более чем в 7 раз по сравнению с обычной системой.

В дополнение к экспериментальной работе команда из Пусанского национального университета использовала вычислительную химию для анализа энергии взаимодействия между литием и серебром. Она выявила базовый механизм, с помощью которого серебро способствует более равномерному осаждению лития, что дополнительно подтвердило эффективность добавки AgTFMS.