Учёные UNIST подтвердили эффективность замороженных электролитов для батарей

Результаты исследования, опубликованные в журнале Advanced Materials, были получены под руководством профессора Хён-Кона Сона из UNIST и профессора Дон-Хва Со из KAIST. Команда создала органический ледяной электролит на основе этиленкарбоната (EC) — циклического карбоната, широко используемого в коммерческих батареях. В отличие от традиционных жидких растворов, где соль растворена в растворителе, здесь электролит был спроектирован с небольшим количеством литиевой соли, что позволило сохранить его в замороженном, льдоподобном состоянии при комнатной температуре.

В ходе экспериментов выяснилось, что в замороженном состоянии молекулы растворителя обездвижены, а ионы лития движутся по прыжковому механизму между соседними атомами кислорода. Такой «ледяной электролит» продемонстрировал ионную проводимость около 0,64 мСм/см и число переноса лития примерно 0,8 — показатели, сопоставимые с современными твёрдыми электролитами.

Благодаря такому направленному движению ионов, в литий-металлических аккумуляторах удалось подавить побочные реакции и предотвратить образование дендритов — острых отложений лития, которые могут прокалывать сепаратор и вызывать короткое замыкание. Батарея с замороженным электролитом успешно выдержала более 400 циклов зарядки-разрядки при комнатной температуре без внутренних замыканий, продемонстрировав высокую стабильность.

Профессор Сон отметил, что результаты опровергают распространённое убеждение, будто твёрдые электролиты обязательно должны быть жёсткими неорганическими материалами или специальными полимерами. Даже рыхлая, льдоподобная структура из молекул растворителя способна обеспечить эффективную проводимость. В настоящее время учёные изучают комбинации органических растворителей с более высокими температурами плавления, чтобы сделать эту технологию пригодной для практического применения.