Необычный электролит открывает дорогу к созданию литий-ионных батарей нового поколения

Исследователи из Министерства энергетики США разработали и протестировали новый электролит, который позволяет заменить графитовый анод на кремниевый. Это увеличит емкость, срок службы и безопасность самого распространенного вида батарей.

Специалисты из Аргоннской национальной лаборатории США разработали новую электролитную смесь и простую присадку для литий-ионных аккумуляторов следующего поколения, пишет Science Daily.

Десятилетиями химики искали новые материалы для электродов и электролитов, чтобы повысить срок службы и безопасность литий-ионных батарей. Одним из лучших кандидатов на смену графиту в аноде был кремний, который превосходит графит по емкости энергии почти в десять раз. Другое преимущество этого материала - его относительная дешевизна и доступность.

Проблема кремния в том, что такой анод вступает в реакцию с электролитом и быстро разрушает батарею.

В современных литий-ионных батареях содержится жидкость с раствором солей лития и с одной-тремя органическими присадками. Ученые из США разработали уникальную стратегию добавления присадок в электролит, в котором содержатся дважды или трижды заряженные катионы металлов (Mg2+, Ca2+, Zn2+ или Al3+). Такая смесь, названная MESA, придает кремнию стабильность и продлевает срок службы анода.

Лучшие всего в сотнях циклов зарядки и разрядки себя показали смеси с катионами магния или кальция. Энергетическая плотность таких элементов превзошла графитовые аналоги в полтора раза.

"На основании результатов тестов у нас есть все основания полагать, что если кремний в аноде когда-либо заменит графит или его концентрация повысится, это изобретение станет его частью", - заявил Барис Кей, один из участников проекта.

Американский стартап XNRGI утверждает, что совершил невозможное: разработал безопасные, емкие и быстро впитывающие энергию литий-ионные батареи на базе уже широко используемых решений. Плотность хранения энергии в них увеличена в десять раз.