Исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) разработали новый материал для сепараторов литий-металлических аккумуляторов. Он ускоряет перемещение ионов внутри батареи и препятствует образованию опасных металлических дендритов. В лабораторных испытаниях аккумулятор сохранил 94% первоначальной ёмкости после 100 циклов зарядки и разрядки при высокой скорости восполнения энергии.
Литий-металлические аккумуляторы считаются перспективной альтернативой современным литий-ионным батареям благодаря потенциально более высокой плотности энергии. Однако у них есть серьёзная проблема: во время зарядки на поверхности анода могут формироваться микроскопические игольчатые структуры — дендриты. Со временем они способны прорасти через сепаратор, разделяющий электроды, вызвать короткое замыкание и даже привести к возгоранию.
Чтобы решить эту проблему, учёные разработали пористый сепаратор на основе жидкокристаллических полимеров. В материал также добавили цепочки полиэтиленгликоля (PEG), облегчающие перемещение ионов лития. Главная особенность разработки заключается в возможности управлять ориентацией молекул полимера, формируя более прямые каналы для прохождения ионов.
Эксперименты показали, что при вертикальном расположении жидкокристаллических молекул путь движения ионов становится примерно в 2,5 раза менее извилистым, чем при горизонтальной ориентации. Благодаря этому литий перемещается быстрее и равномернее, а образование дендритов подавляется. В результате аккумулятор удалось заряжать с интенсивностью 4C — теоретически это позволяет полностью восполнить заряд всего за 15 минут.
Исследователи считают, что такой подход может помочь создать аккумуляторы следующего поколения с высокой плотностью энергии, увеличенным запасом хода электромобилей и более быстрой зарядкой.
