Команда ученых из Колумбийского университета переосмыслила взаимодействие полимерных электролитов с ионами лития на наноуровне. Исследователи создали гелевый полимерный электролит, содержащий полимерную сеть, которая избирательно отталкивает соли лития, одновременно притягивая молекулы растворителя, сообщает EurekAlert.

Этот уникальный химический контраст спонтанно разделяет электролит на нанодомены с различным локальным составом. В этих ограниченных областях ионы лития вынуждены сильнее координироваться с анионами, а не с молекулами растворителя, что фундаментально меняет формирование межфазной границы твердого электролита.

В отличие от попыток использования большого количества фторированных электролитов новый подход интегрирует защитные свойства непосредственно в полимерную основу. Это позволяет создать более компактные, дешевые и эффективные батареи.

Спектроскопия, криогенная электронная микроскопия и молекулярное моделирование подтвердили, что отталкивающая соли сеть способствует формированию тонкого межфазного слоя, богатого неорганическими компонентами. Этот слой обеспечивает более гладкое и плотное осаждение лития, подавляя паразитные реакции, которые обычно потребляют активный литий.

В испытаниях безэлектродные пакетные ячейки с новым электролитом сохранили более 80% емкости после сотен циклов в условиях, близких к требованиям, которые предъявляют для аккумуляторов электромобилей. В тестах на безопасность многослойные безэлектродные элементы питания с новым электролитом выдержали агрессивное сверление без теплового убегания, тогда как аналогичные элементы с обычными жидкими электролитами воспламенялись или взрывались.

По словам первого автора исследования Цун Шэньюя, результаты демонстрируют, что химия полимеров может быть мощным и недооцененным рычагом контроля сольватационной структуры и стабильности границ.

Исследование открывает новый принцип проектирования гелевых электролитов, который может быть распространен и на другие щелочные металлы, открывая пути к более безопасным технологиям хранения энергии с высокой плотностью.

На выставке CES 2026 компания Donut Lab представила первую в мире полностью твердотельную батарею Donut Battery, готовую к серийному производству. Аккумулятор обеспечивает полную зарядку за пять минут.