Добавка с серебром повысила энергоёмкость и срок службы литиевых батарей без анода

Учёные Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) создали добавку с ионами серебра, которая повышает плотность энергии и стабильность литий-металлических батарей без анода

Ячейка в мягком корпусе с такой добавкой достигла удельной энергии 467 Вт·ч/кг — это сопоставимо с обычными коммерческими батареями. А полноценная ячейка-«таблетка» сохранила 90% ёмкости после 200 циклов зарядки и разрядки.

В батарее без анода вместо пластины металлического лития стоит голая медная фольга, на которую литий оседает при зарядке. Так плотность энергии выше, а производство проще. Но литий плохо ложится на медь: оседает неравномерно и образует дендриты — игольчатые кристаллы, которые могут повредить батарею. А защитная плёнка, которая сама возникает на электроде, неустойчива и сокращает срок службы.

Добавка AMI состоит из ионов серебра и анионов. Серебро делает медь «удобной» для лития и не даёт расти дендритам, а на изменённой поверхности формируется прочная двухслойная защитная плёнка: внутри органическая, снаружи неорганическая.

Высвободившиеся из добавки анионы запускают полимеризацию электролита, и он превращается в гель. Гель улучшает контакт между частями батареи и быстро проводит ионы лития, а заодно сдерживает рост дендритов — батарея работает стабильнее и безопаснее.

Работа опубликована в Nature Communications. Как объяснил руководитель исследования профессор Шао Миньхуа, дело не просто в соли серебра: добавка срабатывает уже после сборки ячейки и разом меняет поверхность медной фольги и создаёт защитную плёнку, поэтому литий оседает и растворяется обратимо.

Ранее по теме: Графеновый катализатор помог цинк-воздушной батарее проработать более 820 часов

Источник: hkust.edu.hk