В Сколтехе раскрыли секрет стабильности литий-ионных батарей

Сорок лет назад, когда ученые и инженеры только начинали разрабатывать литий-ионные батареи, одной из главных проблем была коррозия графитового анода. “Слабым звеном” в этой цепи оказались электролиты на основе пропиленкарбоната. Они хорошо взаимодействовали с металлическим литием, но были чрезвычайно агрессивными по отношению к графиту.

Однако, проблема внезапно решилась, когда пропиленкарбонат заменили на этиленкарбонат. С точки зрения химии эти два вещества очень похожи (цепь этиленкарбоната всего лишь на один атом углерода короче), но этиленкарбонат коррозию графита не вызывал. И вообще, литий-ионные аккумуляторы на нем работали гораздо стабильнее. Правда, ученые долго не понимали, почему.

Ответ на этот вопрос нашли материаловеды из Сколтеха под руководством Сергея Лучкина. Соответствующая статья опубликована в журнале Journal of Materials Chemistry A.

Ученые предположили, что этиленкарбонат быстро формирует на поверхности графитового анода тонкий вязкий слой. Этот слой надежно предохраняет графит от дальнейшей коррозии.

Последующие эксперименты подтвердили, что такое вязкое покрытие действительно образуется в электролитах именно при использовании этиленкарбоната. В дальнейшем слой не только защищает анод, так и замедляет электрохимические реакции в электролите, обеспечивая более стабильную работу аккумулятора.

Авторы надеются, что полученные результаты помогут в будущем найти и другие эффективные и безопасные электролиты.