Работа, которая может привести к повышению энергоемкости литиевых батарей на 10–30%, была опубликована вчера онлайн в журнале Nano Letters.

При первой зарядке после изготовления литиевой батареи часть жидкого электролита восстанавливается до твёрдой фазы и покрывает поверхность анода. Эта процедура обычно производится еще на заводе, она необратима и снижает энергоемкость батареи. Потери обычно составляют 10%, но для высокоёмких электродов следующего поколения с большой площадью поверхности могут достигать и 20–30%.

Сегодня с таким снижением емкости борются, добавляя в электрод определенные материалы, богатые литием. Большинство из них, однако, нестабильны и их производство должно вестись в сухом воздухе, что повышает стоимость конечных продуктов.

Адъюнкт-профессор Инженерной школы Колумбийского университета в Нью-Йорке (Columbia Engineering), Юань Ян (Yuan Yang) разработал трёхслойную электродную структуру, позволяющую изготовлять насыщенные литием аноды в обычной окружающей среде. Литий защищает от воздуха и влажности слой полимера, а поверх нанесено ещё одно покрытие из активных материалов (синтетический графит или кремниевые наночастицы). После сборки батареи, полимер растворяется в электролите, открывая доступ к литию. Таким образом исключается всякий контакт нестабильного материала с атмосферным воздухом.

Такой метод позволяет снизить потери емкости с 8% у лучших сегодняшних графитовых электродов до 0,3%, а у кремниевых с 13% до −15%. Знак минус означает, что литий остаётся в избытке и может быть использован для улучшения циклической стабильности батареи.

Авторы метода продолжают работать над его адаптацией к условиям крупномасштабного производства. Они также пытаются уменьшить толщину полимерного покрытия, чтобы оно занимало меньший объём внутри литиевой батареи.