Нова добавка для літієвих батарей збільшує їхній термін служби на 7 разів

Вчені з Інституту науки і технологій Тегу Кенбук (DGIST) в Південній Кореї зробили важливий крок у напрямку підвищення стабільності літій-металевих анодів, що є важливою складовою для розвитку більш ефективних і довговічних літієвих батарей. Вони розробили метод, що дозволяє значно підвищити термін служби і безпеку літій-металевих батарей, що вже давно стали об’єктом досліджень через свої проблеми зі стабільністю.

Дослідники застосували нову електролітну добавку — трифторметансульфонат срібла (AgCF₃SO₃ або AgTFMS), яка дозволяє одночасно формувати два захисні шари на поверхні літій-металевого анода: срібло та фторид літію (LiF). Цей двошаровий захист ефективно придушує ріст літієвих дендритів — мікроскопічних пальцеподібних структур, що можуть викликати короткі замикання та тепловий розгін під час циклів заряду-розряду. Літієві дендрити виникають через нерівномірне осадження літію, що зазвичай спричиняє проблеми з безпекою та терміном служби батарей. Проблема зростає особливо в умовах використання надтонких літій-металевих анодів, товщина яких менша за 50 мкм, що критично для комерційного використання літієвих батарей у майбутньому. У новому дослідженні команда зосередилася на стабілізації анодів товщиною всього 20 мкм, де проблеми нестабільності найгостріші. Вчені підтвердили, що використання AgTFMS дозволило значно знизити утворення дендритів, а також покращити стабільність батарей. Експериментальні результати показали, що використання цієї добавки може збільшити термін служби батарей більш ніж у 7 разів порівняно зі звичайними системами. Цей прорив дозволяє сподіватися на створення більш довговічних і безпечних літієвих батарей, що будуть особливо важливими для таких галузей, як електричні автомобілі та сучасні електронні пристрої, що вимагають високу ємність зберігання енергії.

Завдяки ретельному аналізу та обчислювальній хімії вчені змогли довести механізм, за допомогою якого срібло сприяє рівномірному осадженню літію, що ще більше підтвердило ефективність цієї нової технології.