Ученые из Стэнфордского университета представили новый электролит, способный увеличить производительность литий-металлических аккумуляторов (ЛМА), что является отличной перспективой для всех отраслей, использующих подобные источники энергии, и в первую очередь — для автомобилестроения.

Один из участников проекта, профессор Йи Цуй, отметил, что литий-металлические батареи имеют большой потенциал, т.к. «они легче литий-ионных и могут держать вдвое больше энергии на единицу веса и объема».

В литиево-ионных аккумуляторах аноды обычно изготовлены из графита, тогда как в ЛМА его заменили на более энергоемкий металлический литий. К сожалению, такой анод легко вступает в реакцию с жидким электролитом и это вызывает рост так называемых дендритов на его поверхности, что приводит батарею в негодность и даже может спровоцировать ее возгорание.

Много лет исследователи пытаются решить эту проблему. В настоящее время для создания новых стабильных и безопасных электролитов используют возможности органической химии.

В ходе одного из экспериментов ученые добавили в молекулу обычного недорого электролита всего лишь один атом фтора — и это сделало жидкость гораздо более устойчивой. На самом деле фтор широко применяется в производстве электролитов благодаря своей способности притягивать электроны и таким образом создавать новую молекулу, которая в свою очередь не позволяет металлическому литию взаимодействовать с электролитом.

Полученное в результате опытов синтетическое соединение, сокращенно FDMB, легко производится в больших количествах и без особых финансовых затрат. А испытания нового электролита в литий-металлической батарее продемонстрировали его отличные качества. Экспериментальный аккумулятор после 400 циклов заряд/разряд сохранил 90 процентов первоначального заряда, тогда как обычные ЛМА в лабораторных условиях прекращают работать уже после 30 циклов.

Была исследована также «кулоновская эффективность» батарей с FDMB-электролитами. «Предположим, вы зарядили 1000 ионов лития, — говорит профессор Цуй. — В идеале вы хотите, чтобы эта тысяча так и перемещалась от катода к аноду и обратно, тогда кулоновская эффективность составит 100%. Чтобы реальная батарея была коммерчески жизнеспособной, ее кулоновская эффективность должна быть не менее 99,9%. В нашем исследовании мы получили в половинных элементах 99,52%, а в полных — 99,98%. Это невероятно!»