Российские ученые увеличили энергоемкость литий‑фторуглеродных батарей, которые нужны для устройств, способных работать без обслуживания десятки лет в разных условиях (например, кардио- и нейростимуляторов, БПЛА, спутников и автономных датчиков).
Проблема таких батарей — при работе на катоде образуется плотный слой побочных продуктов, который мешает движению ионов лития и ускоряет разряд. Ученые Института электродвижения МФТИ предложили электролит с сульфоксидной добавкой: она реагирует на поверхности катода и формирует тонкий защитный слой, через который ионы лития могут проходить.
«Представьте, что катодный материал как стекло смартфона — прочный, проводящий, но дополнительная защита от повреждений сделает его только лучше. Наша добавка в электролит, как защитная наклейка на стекло смартфона — предотвращает деградацию, но позволяет сохранять свои функции. В итоге КПД батареи повышается», — объяснила Софья Морозова, ведущий научный сотрудник-заведующий лаборатории технологий ионообменных мембран МФТИ.
В экспериментах удельная емкость выросла до 875 мА·ч/г против 846 мА·ч/г у стандартного электролита (рост более чем на 3,4%).
«Эти дополнительные проценты энергии показывают, что мы научились тонко управлять процессом на границе раздела электрод-электролит и небольшими, но уверенными шагами приближаемся к теоретическому пределу батареи», — добавила Софья Морозова.
Ученые собрали опытные образцы и подтвердили эффективность в лаборатории, далее планируют оптимизацию состава под диапазон температур от −60°C до +60°C, повышение КПД и внедрение технологии в реальные устройства на примере БПЛА.