Литий-металлические аккумуляторы стали ближе к сверхбыстрой зарядке. Учёные Корейского передового института науки и технологий (KAIST) разработали новый полимерный сепаратор, который помогает батареям быстрее заряжаться и сохранять стабильность при интенсивной эксплуатации. Об этом говорится в сообщении исследователей KAIST, опубликованном 9 ноября 2026 года.
Во время испытаний экспериментальная батарея сохранила 94% первоначальной ёмкости после 100 циклов зарядки при режиме 4C. Такой режим теоретически позволяет полностью зарядить аккумулятор примерно за 15 минут. Результаты исследования опубликованы в научном журнале ACS Nano, передает DKNews.kz.
Почему литий-металлические батареи считаются перспективными
Современные электромобили преимущественно используют литий-ионные аккумуляторы с графитовыми анодами. Эта технология хорошо изучена, но возможности дальнейшего увеличения плотности энергии постепенно ограничиваются свойствами применяемых материалов.
Литий-металлические батареи предлагают другой подход. Использование металлического лития в качестве материала анода потенциально позволяет значительно повысить удельную энергоёмкость аккумулятора. Для электромобилей это означает возможность увеличить запас хода без пропорционального увеличения массы батареи.
Однако у технологии есть серьёзная проблема. При зарядке литий может осаждаться неравномерно, образуя тонкие игольчатые структуры — дендриты. Они способны ухудшать характеристики аккумулятора, сокращать срок его службы и создавать риск внутреннего короткого замыкания.
Особенно остро эта проблема проявляется при быстрой зарядке, когда движение ионов и осаждение лития происходят с высокой интенсивностью.
Что изменили корейские исследователи
Команда KAIST сосредоточилась на сепараторе — компоненте аккумулятора, который разделяет электроды, предотвращает их непосредственный контакт и одновременно обеспечивает прохождение ионов лития.
Исследователи разработали сепаратор на основе жидкокристаллического полимера с упорядоченной внутренней структурой. Такая организация материала помогает направлять поток ионов лития и делать его более равномерным.
Именно равномерность движения ионов имеет принципиальное значение. Когда литий распределяется по поверхности электрода более предсказуемо, снижается вероятность образования дендритов, а аккумулятор получает возможность работать при более высоких скоростях зарядки.
В отличие от подходов, предполагающих изменение всей химической системы аккумулятора, новая разработка сосредоточена на свойствах одного из его ключевых компонентов.
15 минут зарядки и 94% сохранённой ёмкости
Главный результат исследования связан с сочетанием скорости зарядки и стабильности работы аккумулятора.
В эксперименте использовался режим 4C. В аккумуляторной отрасли этот показатель означает скорость зарядки, при которой расчётное время передачи заряда, эквивалентного номинальной ёмкости батареи, составляет 15 минут.
После 100 циклов в таком режиме экспериментальная система сохранила 94% первоначальной ёмкости. Это указывает на перспективность предложенного сепаратора для работы при высоких зарядных токах.
При этом лабораторный результат не означает, что готовый электромобиль уже можно зарядить за четверть часа. Реальное время зарядки зависит от конструкции аккумуляторного блока, температуры, системы управления батареей и мощности зарядной станции.
Что это означает для электромобилей
Если технологию удастся масштабировать, она может помочь решить сразу две важные задачи производителей электротранспорта: увеличить запас хода и сократить время ожидания на зарядных станциях.
Потенциальные преимущества разработки:
- Повышение плотности энергии благодаря использованию металлического лития.
- Возможность быстрой зарядки без столь интенсивного ухудшения характеристик аккумулятора.
- Более равномерное осаждение лития и снижение риска образования дендритов.
- Потенциальное увеличение запаса хода электромобилей при сопоставимой массе аккумулятора.
Однако между успешным лабораторным экспериментом и серийным производством остаётся значительная дистанция. Разработчикам предстоит подтвердить долговечность технологии на аккумуляторах промышленного формата, оценить её безопасность и возможность массового изготовления.
Когда технология появится в серийных автомобилях
Пока речь идёт о научной разработке, а не о готовой коммерческой батарее. Сроки внедрения нового сепаратора в серийные электромобили не подтверждены.
Тем не менее исследование демонстрирует важное направление развития аккумуляторных технологий. Повышать скорость зарядки можно не только за счёт новых электродных материалов, но и благодаря более точному управлению движением ионов внутри батареи.
Научная работа опубликована в ACS Nano под названием Directional Li⁺ Flux Control via Liquid-Crystalline Polymer Separators for Fast-Charging Lithium Metal Batteries. Её результаты могут стать основой для дальнейших исследований аккумуляторов с высокой плотностью энергии и ускоренной зарядкой.
Ранее мы рассказывали о разработке аккумуляторов нового поколения в Казахстане. Учёные Nazarbayev University исследуют технологии хранения энергии, сверхбыстрой зарядки и повышения безопасности батарей. В университете уже действуют пилотные линии по производству литий-ионных аккумуляторов и созданы первые экспериментальные образцы.
