Учёные из Китайского университета науки и технологий разработали новый тип электролита для литий-металлических батарей, который может помочь сделать такие аккумуляторы одновременно более безопасными, ёмкими и быстро заряжаемыми.
Литий-металлические батареи считаются одним из самых перспективных направлений в аккумуляторных технологиях, так как могут запасать больше энергии, чем привычные литий-ионные элементы. Однако их массовому внедрению мешает серьёзная проблема: медленный перенос заряда между электролитом и внутренними компонентами батареи. Из-за этого внутри ячейки образуются дендриты — тонкие металлические иглы, которые ухудшают работу аккумулятора и могут привести к возгоранию или взрыву, особенно при сверхбыстрой зарядке.
Чтобы решить эту проблему, исследователи изменили структуру электролита на молекулярном уровне. Вместо обычной конфигурации молекулы были организованы в плоские упорядоченные каналы переноса ионов. Такая структура усиливает взаимодействие между электронами и ионами лития, ускоряет перенос заряда и устраняет условия, при которых обычно возникают дендриты.
Во время испытаний на промышленных литий-металлических элементах новая конструкция показала, что батареи могут стабильно и безопасно заряжаться до 100% всего за 15 минут при удельной мощности 1747,6 Вт/кг.
Авторы считают, что эта работа может стать важной основой для вывода литий-металлических батарей на массовый рынок. Если технология дойдёт до коммерческого применения, она может привести к появлению электромобилей с большим запасом хода и значительно более быстрой зарядкой, чем у нынешних моделей.