Литиевый металлический подслой снижает потери заряда батареи при первом цикле зарядки-разрядки на 75% и может увеличить запас хода электромобиля на 20%, одновременно упрощая производство.
Группа исследователей из Южной Кореи разработала электрод для батареи, изготовленный сухим способом, который снижает начальные потери емкости примерно на 75 процентов и может увеличить запас хода электромобиля примерно на 20 процентов.
Группа исследователей под руководством профессора Вон-Джин Квака из UNIST в сотрудничестве с профессором Чонхён Чхве из Университета Гачон и профессором Чанхёком Муном из Университета Чунг-Анг занималась решением давней проблемы толстых электродов, изготовленных сухим способом: низкой подвижностью ионов и высокими необратимыми потерями лития во время первого цикла заряда-разряда.
Толстые электроды считаются необходимыми для батарей следующего поколения, поскольку они повышают плотность энергии за счет размещения большего количества активного материала на той же площади.
Кроме того, они производятся без использования токсичных растворителей, что делает их более экологичными, чем традиционные электроды с влажным покрытием.
Однако их более толстые активные слои и сухие связующие вещества часто приводят к неравномерному образованию межфазной границы твердое тело-электролит и значительной потере лития в первом цикле.
Для решения этой проблемы команда ввела тонкую пленку из металлического лития между слоем активного материала анода и медным токосъемником. Вместо использования обычной грунтовки для улучшения адгезии, слой металлического лития выполняет сразу несколько функций.
Один слой, тройная функция
Пленка лития действует как адгезионный слой, заменяет грунтовку и поставляет литий для компенсации первоначальной необратимой потери.
Под действием электрохимического потенциала атомы лития мигрируют из пленки в активный материал, способствуя более равномерному формированию межфазной границы и уменьшая потери емкости в первом цикле.
Согласно экспериментальным результатам, ячейки, использующие новую конфигурацию, показали примерно на 75 процентов меньшую начальную потерю емкости по сравнению с обычными сухими толстыми электродами. В полноячеечных тестах с использованием кремний-графитовых анодов в паре с катодами NCM811 этот подход улучшил начальную кулоновскую эффективность и стабильность циклов.
Исследователи утверждают, что это улучшение может привести к увеличению запаса хода электромобиля примерно на 20%.
В то же время, этот процесс устраняет необходимость в отдельном нанесении влажной химической грунтовки и этапе сушки, что упрощает производство.
Хён-Вук Ли, первый автор и исследователь из UNIST, пояснил: «Эта технология позволяет нам выполнять предварительное литирование и адгезию электродов в рамках одного эффективного процесса, который может быть напрямую интегрирован в существующее рулонное производство».
Он добавил, что устройство работает аналогично газетным печатным станкам, что позволяет осуществлять крупномасштабное производство.
Сухой процесс, больший прирост
Профессор Квак отметил: «Технология нанесения покрытия на сухие электроды — это область, активно развиваемая такими мировыми компаниями, как Tesla». Он добавил, что разработанная технология анодов совместима с различными катодными материалами, включая катоды с высоким содержанием никеля, и обеспечивает конкурентное преимущество в аккумуляторной промышленности.
Благодаря исключению грунтовки и интеграции предварительного литирования в единый сухой этап, этот метод позволяет создать полностью сухую производственную линию.
Это может снизить производственные затраты при сохранении производительности, устранив как экономические, так и технические барьеры при масштабировании толстых электродов.
Подход команды сосредоточен на предварительном литировании с использованием подслоя из металлического лития, что позволяет улучшить перенос ионов и стабилизировать интерфейс электрода без усложнения конструкции.
Совместимость с химическими составами, содержащими большое количество никеля, такими как NCM811, также соответствует усилиям отрасли по повышению плотности энергии в электромобилях.
Результаты исследования были опубликованы в электронном виде 21 января 2026 года в журнале Energy and Environmental Science.
Sourse: interestingengineering.com
