Исследовательская группа разработала литий-металлическую батарею с использованием трехслойного твердого полимерного электролита, которая обеспечивает значительно повышенную пожарную безопасность и длительный срок службы. Это исследование имеет перспективы для различных применений, в том числе в электромобилях и крупномасштабных системах хранения энергии.
Обычные батареи с твердым полимерным электролитом работают плохо из-за структурных ограничений, которые мешают оптимальному контакту электродов. Это также не может устранить проблему дендритов, когда литий растет в древовидных структурах во время повторяющихся циклов зарядки и разрядки. Дендриты являются критической проблемой, поскольку нерегулярный рост лития может нарушить соединения батареи, что может привести к пожарам и взрывам.
Поэтому исследовательская группа разработала трехслойную структуру электролита для решения таких проблем. Каждый слой выполняет определенную функцию, значительно повышая безопасность и эффективность батареи. Этот электролит включает декабромдифенилэтан (DBDPE) для предотвращения возгораний, цеолит для повышения прочности электролита и высокую концентрацию литиевой соли, литий бис (трифторметансульфонил)имида (LiTFSI), для облегчения быстрого перемещения ионов лития.
Твердый электролит с тремя слоями имеет прочный средний слой, который повышает механическую прочность батареи, в то время как его мягкая внешняя поверхность обеспечивает отличный контакт с электродами, облегчая легкое перемещение ионов лития. Это обеспечивает более быстрое перемещение ионов лития, повышая скорость передачи энергии и эффективно предотвращая образование дендритов.
Эксперимент показал, что разработанная исследовательской группой батарея сохранила около 87,9% своей производительности после 1000 циклов зарядки и разрядки, продемонстрировав заметное улучшение долговечности по сравнению с традиционными батареями, которые обычно сохраняют 70–80% своей производительности.
Он также может гаснуть сам по себе при пожаре, что значительно снижает риск возникновения пожара . Ожидается, что этот аккумулятор найдет применение в различных секторах: от небольших устройств, таких как смартфоны и носимые устройства, до электромобилей и крупномасштабных систем хранения энергии.
Доктор Ким заявил: «Ожидается, что это исследование внесет значительный вклад в коммерциализацию литий- металлических батарей с использованием электролитов, обеспечивая при этом повышенную стабильность и эффективность».
