2851
Літій-металеві батареї давно вважаються одним із перспективних напрямів розвитку акумуляторів. Вони потенційно можуть зберігати більше енергії, ніж звичайні літій-іонні елементи, а отже — збільшити запас ходу електромобілів і зменшити масу батарей. Проблемою залишається нестабільність літієвого металу та утворення дендритів.
Дослідники запропонували новий підхід до електроліту, натхненний здатністю мідій міцно прикріплюватися до різних поверхонь у воді. У матеріалі використали хімічні принципи, схожі на ті, що допомагають природним клеям працювати у складному середовищі.
Команда створила тришарову мембрану, яка має одночасно підтримувати перенесення іонів літію, зберігати механічну міцність і стримувати утворення небезпечних структур на металевому аноді.
Виміряний коефіцієнт переносу літію становив 0,81. Це означає, що значна частина іонного струму в матеріалі припадала саме на іони літію, що важливо для ефективної роботи акумулятора.
Під час випробування повного елемента батарея забезпечила питому ємність 133,6 мА·год/г. Навіть після 1000 циклів заряджання та розряджання вона зберегла понад 80% початкової ємності.
Дослідники перевіряли не тільки електрохімічні характеристики, а й механічну стійкість матеріалу. Гнучкий пакетний акумулятор продовжував живити світлодіод під час згинання.
Батарея також зберігала працездатність після часткового розрізання. Такий тест мав показати, що багатошарова мембрана може витримувати механічні пошкодження краще, ніж крихкі матеріали.
Для виготовлення мембрани використовували послідовність технологічних операцій, серед яких диспергування за участю розчинника, лиття стрічки, термічне ламінування та гаряче пресування.
Результати поки стосуються лабораторного дослідження, а не готового комерційного акумулятора. Однак поєднання високої стабільності після великої кількості циклів і механічної міцності показує, чому подібні матеріали розглядають як один зі шляхів до практичних літій-металевих батарей.
