В недавнем исследовании, проведённом командой учёных из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН, Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Института физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, Московского государственного университета  им. М.В. Ломоносова и Чженчжоуского исследовательского института Харбинского политехнического университета (Китай), была представлена новая концепция электролита для литий-металлических аккумуляторов.

Работа Born liquid to live solid: in situ polymerized electrolyte enables stable operation of organic-Li metal batteries была опубликована в Journal of Materials Chemistry A и раскрывает новый подход к созданию in situ полимеризующихся двухкомпонентных гель-электролитов.

Разработан новый тип электролита, получаемого путем смешивания коммерческих растворов 1 M LiTFSI в DOL/DME и 1 M LiPF₆ в EC/DMC. Его ключевая особенность — контролируемая полимеризация DOL под действием LiPF₆ с образованием геля непосредственно в изготовленной ячейке. Этот процесс решает такие проблемы современных твердотельных и квазитвердотельных аккумуляторов, как недостаточная адгезия электролита к электродам и неполное пропитывание сепаратора.

Применение нового электролита в аккумуляторах с органическим катодом политиопиранохиноном продемонстрировало впечатляющие результаты: удельная ёмкость увеличилась с 90 мАч/г (в аккумуляторах с жидкими электролитами) до 342 мАч/г (в аккумуляторах с гель-электролитом) при сохранении 98,4 % исходной ёмкости после 180 циклов. Стоит упомянуть, что ёмкость стандартных неорганических катодов на основе LiFePO₄ обычно не превышает 150 мАч/г. Такой впечатляющий результат для органического материала был достигнут благодаря формированию стабильного приповерхностного слоя на литиевом аноде и подавлению растворения органического катода.

Данная разработка открывает новые горизонты в создании высокоэффективных систем хранения энергии, сочетая преимущества жидких и твёрдых электролитов. Предложенный подход не только помогает решать актуальные технологические вызовы, но и задаёт вектор для будущих исследований в этой стратегически важной области.

Источник: ФИЦ ПХФ и МХ РАН.