Літієве відкриття. Вчені з’ясували, як створити довговічніші акумулятори зі швидшою зарядкою

Про це повідомляє Interesting Engineering.

Дослідження очолили Річард Фріснер з кафедри хімії, а також Александер Урбан, Лорен Марбелла й Деніел Стейнгарт з Інженерної школи університету. За результатами моделювання, до 40% іонів літію в стандартних електролітах об'єднуються в групи з кількох іонів. Що вища концентрація солі, то частіше трапляються такі кластери. Це ставить під сумнів поширене уявлення, що в розчині іони літію здебільшого залишаються поодинці.

«Ми виявили, що іони літію в батареях насправді групуються в кластери за відсутності аніонів і що саме ці кластери запускають утворення захисної плівки на поверхні батареї», — розповів професор хімії Річард Фріснер.

Ця плівка, або твердий електролітний інтерфейс, утворюється на аноді й впливає на довговічність і безпеку акумулятора. Квантово-хімічні розрахунки показали, що кластери з кількох іонів літію мають особливо сприятливі потенціали відновлення, тож вони можуть бути ключовою проміжною ланкою у формуванні інтерфейсу.

Щоб моделювати електроліти точніше й у більшому масштабі, команда застосувала технологію силових полів із машинним навчанням від компанії Schrödinger. Розрахунки добре збіглися з великим масивом експериментальних даних.

«Прогнозування цієї несподіваної хімії за допомогою обчислень і її експериментальне підтвердження демонструють, що ми здатні точно моделювати приховані атомні деталі батарей», — зазначив Фріснер, який також є співзасновником Schrödinger.

Автори вважають, що відкриття допоможе створювати електроліти нового покоління зі стабільнішою роботою та швидшим заряджанням.

Втім, поки що йдеться лише про потенційне застосування. На практиці покращених батарей не продемонстрували.

Результати дослідження опубліковано в журналі Nature.