Група південнокорейських дослідників розробила нову технологію друку, що більш ніж удвічі підвищує стабільність роботи літій-металевих акумуляторів в електрокарах.

«Забезпечуючи в десять разів більшу теоретичну ємність, ніж у звичайних літій-іонних акумуляторів, літій-металеві аноди є ключовим матеріалом у твердотільних та літій-сірчаних акумуляторах, які вимагають високої щільності енергії. Однак ризик утворення дендритів під час циклів заряджання/розряджання викликає побоювання щодо безпеки, включаючи небезпеку короткого замикання та займання, а також обмежує термін служби батареї», - пояснюють дослідники.

Технологія, запропонована дослідниками з Корейського науково-дослідного інституту хімічних технологій (KRICT), дозволяє вирішити проблему виникнення голчастих структур - дендритів на поверхні літію. За результатами випробувань пакетних елементів літієві аноди, захищені за допомогою нової технології, продемонстрували збереження 81,5% початкової ємності після 100 циклів зарядки-розрядки, та кулонівську ефективність, що дорівнювала 99,1%.

Це більш ніж удвічі перевищує стабільність незахищених літієвих елементів. Навіть при високих струмах розряду, коли акумулятор повністю розряджається за 9 хвилин, елементи зберігали 74,1% своєї ємності, демонструючи стабільність у складних умовах.

Дослідники під керівництвом доктора Чондона Сука замість традиційних процесів «вологого покриття», які базуються на використанні розчинників, розробили метод трансферного друку без використання розчинників, що ґрунтується на рулонній технології. Справа у тому, що розчинники можуть пошкодити високореактивний літій.

«Дослідницька група розробила два типи захисних шарів: подвійний шар, що складається з оксиду алюмінію (Al₂O₃) та золота (Au), та гібридний шар, що поєднує керамічні (Al-LLZO) та полімерні компоненти», - уточнюють розробники.

Процес передбачає створення надтонкої, близько 5 мікрометрів, гібридної захисної плівки з кераміки та полімеру на окремому листі з подальшим ламінуванням безпосередньо на поверхню літію під тиском. Такий підхід виключає пошкодження та забезпечує рівномірне покриття.

«У цьому дослідженні поєднуються нові захисні матеріали та масштабований процес трансферного друку для подолання критичних проблем міжфазної нестабільності та обмежень вологої обробки в літій-металевих акумуляторах», - наголошує доктор Чондон Сук.

Команда вже продемонструвала масштабованість методу, успішно покривши захисною плівкою площу розміром 245×50 мм. Очікується, що ця розробка прискорить практичне використання високоенергетичних акумуляторів не тільки в електромобілях, а й у великомасштабних системах накопичення енергії.