Китайські вчені створили інноваційну батарею, що зберігає 100% заряду після 350 циклів роботи

Дослідники з Лулео (Швеція) та Китайської академії наук представили новий композитний електроліт для акумуляторів, що демонструє суттєве підвищення іонної провідності та забезпечує стабільну роботу батарей протягом рекордно тривалого часу. Результати опубліковано в журналі Nano-Micro Let­ters.

Головна інновація — фторований квазітвердий композитний електроліт F‑QSCE@30, в якому завдяки особливим бічним ланцюгам із фтором (-CF2–CF–CF3) активується ефект індукції, що одночасно підсилює іонну провідність та формує захисний шар із багатим вмістом LiF на поверхні літію. Це може розв’язати проблеми звичайних рідких органічних електролітів, таких як протікання, легкозаймистість і нестійкий інтерфейс.

F‑QSCE@30 — це УФ-затверджувана мембрана, підсилена скловолокном, яка зберігає рідкоподібну провідність (1,21 мСм/см при 25 °C), залишається негорючою й механічно міцною, що дозволяє виробляти електроліт у масштабах промислового виробництва. В експериментах батареї на цьому електроліті працювали понад 4 000 годин — у 15 разів довше за попередні фторовані системи, а повні комірки NCM622 зберігали майже 100% ємності після 350 циклів при 60 °C.

Успіх розробки пов’язаний із високою електронегативністю атомів фтору: вони зменшують зв’язування літію з полімером, знижують енергетичний бар’єр для переміщення іонів (до 0,25 еВ) і прискорюють транспорт, водночас запобігаючи агрегації іонних пар. Фторовані сегменти також утворюють стабільний LiF-шар, який захищає від утворення дендритів і подальшого розкладу електроліту.

Окрім літієвих батарей, автори вже готують дослідження щодо використання ефекту індукції для натрієвих і цинкових акумуляторів, а також працюють над оптимізацією механічної міцності для великих твердотільних енергоблоків.