Ученые продлили жизнь батареи в несколько раз: что они придумали

Для испытаний использовали слой дисульфида молибдена (MoS₂), выращенного методом химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений на токосъемники из нержавеющей стали, пишет eurekalert.org. В проведении исследования участвовали специалисты из Корейского научно-исследовательского института химических технологий (KRICT).

Твердотельные батареи против литий-ионных

В привычных литий-ионных батареях используются жидкие электролиты, и поэтому такие батареи легко воспламеняются. В твердотельных батареях, как понятно из названия, огнеопасные жидкие электролиты заменены на твердотельные, и они, кроме большей безопасности, обеспечивают более высокую плотность энергии и стабильную работу при низких температурах.

Безанодный твердотельный аккумулятор (AFASSB) – это еще один шаг вперед. Во время его изготовления полностью исключается анод – электрод в электронной или электротехнической схеме, характеризующийся тем, что движение электронов направлено от него. Вместо этого ионы лития мигрируют с катода (электрода, к которому направлено движение) во время первоначального заряда и пластины на токосъемнике, образуя литиевый слой. Эта структура увеличивает плотность энергии за счет уменьшения объема ячейки.

Однако повторное нанесение или удаление лития на интерфейс токосъемника часто приводит к нестабильности интерфейса и сокращению срока службы. Чтобы этого избежать, можно использовать покрытия из благородных металлов (например, серебра или индия), но этот метод вряд ли моно поставить на поток из-за высокой стоимости.

Чтобы решить эти проблемы, исследователи применили недорогие тонкие пленки MoS₂-нанолистов. Во время циклирования MoS₂ вступает в реакцию конверсии с литием, образуя металлический Mo и сульфид лития (Li₂S), которые действуют как литофильный интерфейсный слой. Этот промежуточный слой помогает подавлять дендритный рост лития и улучшает интерфейсную стабильность.

В ходе испытаний батареи с покрытыми MoS₂ CC продемонстрировали стабильную работу в течение более 300 часов, тогда как ячеек с чистой нержавеющей сталью хватало лишь на 95 часов. Полные ячейки со слоями MoS₂ также достигли в 1,18 раза более высокой начальной разрядной емкости (136,1 → 161,1 мАч/г) и семикратного улучшения сохранения емкости (8,3% → 58,9% после 20 циклов).

Пока что разработка еще находится на ранней стадии, однако исследователи настроены довольно оптимистично и ожидают ее практической реализации к 2032 году.

Также Фокус сообщал, что американские исследователи изобрели литий-воздушную батарею будущего, которая работает в 4 раза быстрее обычной и не горит