На фоне растущим спросом на батареи повышенной плотности энергии ученые из Нанкайского университета разработали высоковольтный электролит, совместимый с литиевыми анодами и катодами. Уникальная сольватационная структура электролита повысила стабильность на границе электролита и электрода, подавила рост дендритов и обеспечила высокие эксплуатационные характеристики в широком диапазоне температур.

Синтез гелеобразного полимерного электролита с локализованной высококонцентрированной сольватационной структурой включал полимеризацию однородного исходного раствора, состоящего из триэтиленгликольдиметакрилата в качестве мономера и специально разработанного пластификатора, при температуре 60°С внутри элемента питания.

Разработанная для стабилизации высоковольтных характеристик, сольватационная структура способствует образованию неорганически богатой интерфазы, которая блокирует дендриты и защищает катод, рассказывает IE.

В итоге литий-металлическая батарея типа 18650, работающая при напряжении 4,7 В, показала плотность энергии до 250 Вт*ч/кг. Когда критическое напряжение, при котором аккумулятор считается полностью разряженным, возросло до 4,8 В, элементы питания сохранили стабильность разрядки-зарядки на протяжении 150 циклов с уровнем 0,5 С, обеспечивая высокую удельную емкость 248 мА*ч/г.

Вдобавок, при практическом использовании новая технология позволяет твердотельным литий-металлическим батареям типа 18650 достигать плотности энергии от 250 до 283 Вт*ч/кг при напряжении от 4,6 до 4,7 В. В ходе испытаний на прокол гвоздем элемент не показал утечки или возгорания. Это выгодно отличает его от батарей с жидким электролитом, которые в аналогичной ситуации часто воспламеняются. Более того, он сохранял высокие эксплуатационные характеристики даже при температуре –15 градусов.

Исследовательская команда из Южной Кореи разработала технологию, которая значительно повышает стабильность сверхтонких металлических анодов толщиной всего 20 мкм.