Гель-электролит при комнатной температуре: 656,6 Вт·ч·кг⁻¹

Исследователи из Nankai University и Haihe Laboratory of Sustainable Chemical Transformations в Тяньцзине (Китай) разработали способ полимеризации квазитвердотельных гель-электролитов (QSE) внутри аккумулятора при комнатной температуре. Согласно работе, опубликованной онлайн 20 июля 2026 года в eScience, пакетная ячейка 9,53 А·ч с катодом из литий-обогащённого марганцевого оксида (LRMO) показала 656,6 Вт·ч·кг⁻¹ doi.org.

Инициация при комнатной температуре

Гель-электролиты, полимеризуемые in situ, обычно требуют термического инициирования выше 60 °C с азобисизобутиронитрилом (AIBN). В публикации отмечено, что это может вызывать мгновенную полимеризацию, накопление тепла и газа, неравномерные слои межфазной границы на аноде (SEI) и катоде (CEI) и деградацию электродов doi.org.

Команда использовала пентаэритриттетраакрилат (PETEA) как акрилатный мономер, AIBN как инициатор и трис(пентафторфенил)боран (TPFPB) как активатор с высоким максимумом электростатического потенциала на молекулярной поверхности (ESPmax). TPFPB координируется с карбонильной группой, перераспределяет электронную плотность от связи C=C и повышает её конденсированную локальную мягкость doi.org. Сигнал ¹¹B ЯМР сместился с −0,07 до 0,66 м.д., а расчёты методом функционала плотности показали снижение барьера инициации с 0,46 до 0,11 эВ. После этого полимеризация шла при комнатной температуре в склянках и монетных ячейках doi.org.

Результаты на ячейках

Электролит комнатной полимеризации (RT-QSE) сформировал однородные слои SEI и CEI, богатые фторидом лития, и обеспечил стабильное осаждение и растворение лития более 1200 ч при 0,5 мА·см⁻² и 1,0 мА·ч·см⁻² doi.org. По данным атомно-силовой микроскопии, модуль DMT у SEI из RT-QSE выше, чем у электролита, полимеризованного при высокой температуре (HT-QSE). Решётка LRMO оставалась более стабильной, без пустот и вакансий, тогда как с HT-QSE наблюдались разупорядоченные поверхности и неравномерные межфазные слои doi.org. Ультразвуковое сканирование показало лучшее проникновение электролита.

Катод LRMO 4 мА·ч·см⁻² сохранил 95,1% ёмкости после 100 циклов doi.org. Пакетная ячейка 9,53 А·ч с катодом выше 10 мА·ч·см⁻² показала 656,6 Вт·ч·кг⁻¹ при начальной кулоновской эффективности 94,4% doi.org.

Авторы заявляют, что подход не ограничен одним мономером или активатором и даёт общий критерий их выбора. Они отмечают, что низкотемпературные характеристики толстых катодов LRMO ещё требуют улучшения за счёт модификации катода и подбора пластификатора.

Nankai University: гель-электролит полимеризуется при комнатной температуре, ячейка 9,53 А·ч — 656,6 Вт·ч·кг⁻¹

Инициация при комнатной температуре

Результаты на ячейках

Источники · 2

Читайте также

Моделирование Университета Кинки: в дальней части Солнечной системы может быть планета около 2 масс Земли