Dongguk University: тонкоплёночная ячейка без анода со слоем Sn/C — 235,13 Вт·ч/л на 100-м цикле

Группа под руководством профессора Хён-Сок Ким из Dongguk University (Южная Корея) разработала платформу тонкоплёночных батарей без анода. По статье в Advanced Energy Materials, опубликованной 19 августа 2026 года, оптимизированная полная ячейка показала объёмную плотность энергии 235,13 Вт·ч/л на 100-м цикле doi.orgAdvanced Energy Materialsdoi.orgОткрыть источник ↗. Катодом служила плёнка литированного оксида ванадия (LVO) толщиной 2 мкм. Работа — лабораторное исследование тонкоплёночных ячеек. doi.orgAdvanced Energy Materialsdoi.orgОткрыть источник ↗

В ячейке без анода литиевый анод заранее не устанавливают. Литий из катода при первой зарядке осаждается на «голый» токосъёмник и формирует анод in situ, что повышает объёмную плотность энергии сборки. doi.orgAdvanced Energy Materialsdoi.orgОткрыть источник ↗ Слабое место — потери лития из-за образования межфазного слоя, электрически изолированного «мёртвого» лития и потери контакта с твёрдым электролитом при растворении. doi.orgAdvanced Energy Materialsdoi.orgОткрыть источник ↗

Затравочный слой Sn/C

В ячейке сочетаются катод LVO, твёрдый электролит оксинитрид лития-фосфора (LiPON) и модифицированный токосъёмник. Авторы перебрали ультратонкие покрытия токосъёмника: только углерод, только металл и двухслойные металл/углерод с Au, Ag, Zn, Al и Sn. doi.orgAdvanced Energy Materialsdoi.orgОткрыть источник ↗ Лучшим оказался бислой Sn/C на меди. Он дал наименьшее перенапряжение зародышеобразования лития, сниженный гистерезис напряжения, лучшую гальваностатическую стабильность и наиболее равномерное осаждение лития. doi.orgAdvanced Energy Materialsdoi.orgОткрыть источник ↗

По данным команды, слой олова снижает энергетический барьер зародышеобразования, а верхний слой углерода помогает регулировать рост лития. При начальном осаждении в промежуточном слое образовалась трёхмерно структурированная область Sn/Li–Sn. По словам авторов, она может компенсировать изменения объёма и морфологии в последующих циклах. doi.orgAdvanced Energy Materialsdoi.orgОткрыть источник ↗

Прелитирование и результат

Чтобы снизить потери на первом цикле, исследователи добавили этап прелитирования в обращённой структуре. На подготовленный токосъёмник наносят тонкий слой металлического лития, он служит резервуаром лития и обеспечивает постепенную активацию и стабильное циклирование. doi.orgAdvanced Energy Materialsdoi.orgОткрыть источник ↗

Значение 235,13 Вт·ч/л на 100-м цикле приведено для скорости 0,01 C. Полная толщина батареи — 2,77 мкм. doi.orgAdvanced Energy Materialsdoi.orgОткрыть источник ↗

Профессор Ким заявил, что подход может поддержать разработку ультратонких батарей для носимой электроники, датчиков IoT и медицинских устройств. Это заявление авторов; в самой работе результаты получены на лабораторных тонкоплёночных ячейках. doi.orgAdvanced Energy Materialsdoi.orgОткрыть источник ↗