Литий-металлические аноды по емкости в десять раз превышают емкость намного более распространенных графитовых анодов, а также обладают низким стандартным электродным потенциалом. Однако их широкому применению мешает тенденция к образованию дендритов, что приводит к коротким замыканиям и тепловому убеганию, в результате чего возникают проблемы со сроком службы и безопасностью. Более того, из-за расширения объема пассивирующий слой (SEI) многократно разрушается и восстанавливается, что приводит к быстрому истощению электролита.

Предыдущие исследования показали, что фторид лития, благодаря своей высокой механической прочности, способствует повышению стабильности литиевых металлических анодов. Совсем недавно другая группа ученых выяснила, что серебро также способствует равномерному осаждению лития. Однако до сих пор исследователи не нашли единой добавки, способной одновременно образовывать на поверхности анода и серебро, и фторид лития.

В качестве решения проблемы образования дендритов и низкого срока службы ученые из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук разработали электролитную добавку на основе трифторметансульфоната серебра (AgTFMS). Анализ поверхности подтвердил, что использование электролита, содержащего AgTFMS, приводит к одновременному образованию на поверхности металлического лития серебра и фторида лития.

Одновременно независимая команда ученых провела анализ энергии взаимодействия между литием и серебром, выявив основной механизм повышения стабильности.

Они установили, что слой SEI успешно повышает стабильность сверхтонких (20 мкм) литий-металлических анодов и экспериментально подтвердили, что образование дендритов можно эффективно подавить, а срок службы батареи — увеличить более чем в семь раз по сравнению с обычной системой.

«Сформировав с помощью простого подхода высокопроизводительный слой SEI, мы разработали технологию, которая улучшает как срок службы, так и эффективность литиевых батарей, — заявил Ю Чон Сон, руководитель научной группы. — Мы ожидаем, что это достижение ускорит коммерциализацию литий-металлических батарей в качестве устойчивых систем накопления энергии в различных сферах, включая электромобили, беспилотные летательные аппараты и корабли».

Австралийские исследователи нашли неожиданное применение пищевым отходам. Они разработали новую технологию для литий-ионных аккумуляторов, заменив графитовый анод аналогом, созданным из пищевых кислот, таких как винная и яблочная.