Ученые из Гонконгского университета науки и технологии разработали новый материал, который может решить одну из ключевых проблем литий-металлических аккумуляторов — образование дендритов, приводящих к коротким замыканиям и деградации батарей.

Изображение сгенерировано Nano Banana

Команда создала однокристаллический объемный боратный ковалентный органический каркас (идеально упорядоченный молекулярный «конструктор», где всё собрано в единую кристаллическую решётку), который работает как твердотельный электролит. В отличие от большинства существующих поликристаллических COF-структур, новая версия имеет упорядоченные каналы для переноса ионов и обеспечивает более равномерное осаждение лития. По заявлению исследователей, это помогает подавлять рост дендритов, улучшает стабильность и повышает безопасность батареи.

В полных ячейках с катодом LiFePO4 аккумуляторы сохранили 91,8% емкости после 600 циклов, при этом кулоновская эффективность достигла 99,98%. То есть почти вся энергия, которую «загнали» в аккумулятор при зарядке, реально возвращается при разрядке. Ученые считают, что такая структура может стать важным шагом к практическим твердотельным литий-металлическим батареям для электромобилей, накопителей энергии и других систем, где особенно важны высокая плотность энергии и долговечность.