В недавнее время хорошие результаты стали показывать так называемые глубокие эвтектические гелевые электролиты: у них высокая ионная проводимость и термическая стабильность. Однако, из-за проблем с хрупкой границей раздела твердого электролита их практическое применение продолжает оставаться ограниченным.

Группа ученых из Нанькайского университета решила проблему нестабильности глубоких эвтектических гелевых электролитов (ГЭГЭ) благодаря точному молекулярному дизайну. Они создали серию молекул, фторированных амидов, и выбрали из них ту, которая подходила наилучшим образом: обладала как низкой энергией низшей свободной молекулярной орбитали, так и минимальным барьером для высвобождения ионов лития.

Этот двойной эффект способствовал быстрому формированию прочного защитного слоя, обогащенного фторидом лития и нитридом лития. Атомно-силовая микроскопия подтвердила высокий модуль упругости на уровне 6,9 ГПа. Такой защитный слой эффективно подавляет образование дендритов, снижающих производительность батареи.

«Наше исследование демонстрирует, как точный молекулярный дизайн может одновременно решать множество задач при разработке литий-металлических аккумуляторов, — заявил Лю Тяньфэй, старший автор исследования. — Внедряя фторированные группы в ГЭГЭ, мы добились не только повышения стабильности интерфейса, но и значительного повышения долговечности при циклической работе и температурной безопасности».

В испытаниях на безопасность крупногабаритные пакетные элементы с гелевым электролитом подтвердили свою устойчивость, выдержав испытания на прокалывание гвоздем и тепловой разгон, сообщает IE.

Электрохимические испытания также показали выдающиеся результаты: симметричные литий-литиевые элементы стабильно работали более 9000 часов, в то время как литий-железо-фосфатные элементы сохраняли 81,7% емкости после 2500 циклов. Даже при повышении температуры до 80 °C электролит сохранял стабильность в течение 300 циклов.

«Разработка может ускорить переход к более чистым энергетическим технологиям, позволив создавать аккумуляторы с более высокой плотностью энергии, более длительным сроком службы и более безопасной эксплуатацией, что в конечном итоге будет способствовать развитию устойчивой транспортной отрасли и интеграции возобновляемых источников энергии во всем мире», — говорится в пресс-релизе.

Группа ученых из Германии разработала метод повышения емкости и стабильности литий-серных аккумуляторов. В его основе полимерный материал, образующий каркас с открытыми порами.