Традиционные «мокрые» электроды требуют дорогостоящих растворителей и энергоёмкой сушки, тогда как «сухие» обходятся без них. Однако все существующие подходы к сухим электродам в значительной степени полагаются на тефлон в качестве связующего вещества. Тефлон удерживает компоненты электрода вместе, но при этом ухудшает характеристики в анодной среде и вызывает серьёзные экологические опасения: он не разлагается в природе, накапливается в организме и признан токсичным соединением.

Исследователи заменили тефлон на систему связующих CMC-SBR, которая давно используется в обычном «мокром» производстве электродов, и изменили структуру частиц графита. Графит — основной материал анода литий-ионных батарей: он служит вместилищем для ионов лития, которые внедряются между его слоями при зарядке. Обычно графит имеет пластинчатую форму и при обработке выстраивается в ориентированные слои, что затрудняет перенос ионов лития через электрод. Исследователи применили метод распылительной сушки, собрав пластинчатые частицы в сферические гранулы с хаотичной внутренней архитектурой.

Такая структура меняет физику работы электрода. Случайное расположение частиц внутри гранул создаёт множество путей для переноса ионов лития, в том числе по всей толщине электрода. При традиционной ориентированной структуре это было практически невозможно. В результате ученым удалось снять главное ограничение толстых электродов, которые при быстрой зарядке страдают от замедленной диффузии ионов.

Эксперименты подтвердили преимущество новой конструкции перед традиционными анодами. Разработанный сухой анод показал лучшие характеристики при быстрой зарядке и более высокую стабильность при длительных циклах заряда-разряда. Кроме того, технология улучшила диффузию ионов лития в условиях высокой плотности энергии, что делает её пригодной для использования в толстых электродах.

Использование связующей системы CMC-SBR, уже ставшей стандартом в производстве, упрощает масштабирование технологии — не нужно создавать новые цепочки под нестандартные материалы. Кроме того, сокращение растворителей и сушки снижает затраты и выбросы CO₂. Ожидается, что технология найдёт применение в электромобильных батареях, стационарных накопителях энергии и высокоёмких аккумуляторах следующего поколения.