Твердотельные батареи без анода (AFASSB) — один из главных кандидатов на звание «батареи будущего». В них нет лития в аноде, что теоретически делает их безопаснее и энергоемче. Но есть проблема: при зарядке литий распределяется неравномерно, а контакт между твердым электролитом и токосъемником нестабилен.

Твердотельный электролит (SE) — керамический или полимерный материал, который проводит ионы лития, но не электроны. В отличие от жидких электролитов, не горит и позволяет делать батареи тоньше.

Корейские ученые из KRICT и Университета Чунгнам нашли решение — тонкое покрытие из MoS₂. Оно не просто улучшает работу батареи, а полностью меняет процесс осаждения лития.

Результаты опубликованы в издании Nano-Micro Letters.

Как это работает

• MoS₂ наносят на токосъемник методом MOCVD (химическое осаждение из газовой фазы). Получаются вертикальные «чешуйки», увеличивающие площадь контакта.
• При первой зарядке MoS₂ вступает в реакцию с литием, образуя слой из металлического молибдена и Li₂S. Этот слой действует как буфер: снижает сопротивление и помогает литию осаждаться ровно.
• Оптимальная толщина пленки — 15 нм (обозначается как MoS₂-15m). С ней батареи показывают +18% к емкости и в 7 раз лучше сохраняют заряд после 100 циклов.

Почему это важно

Раньше литий на аноде мог расти «дендритами» — иглами, которые прокалывают электролит и вызывают замыкание. MoS₂ не дает им формироваться, а заодно улучшает сцепление между слоями.

Что дальше

Технология масштабируема, но предстоит проверить, как поведет себя батарея после 500+ циклов и при разных температурах. Зато уже ясно: такой подход может удешевить производство — анод не нужен, а MoS₂ синтезируют на готовых деталях.

Исследование решает две ключевые проблемы:

• Безопасность — MoS₂ предотвращает рост дендритов, главную причину возгораний.
• Экономика — отказ от анодного лития сократит стоимость батарей на 8–12% (по данным BloombergNEF).

Первыми выиграют производители электромобилей: батареи станут компактнее, а пробег на одном заряде вырастет. В перспективе технология пригодится для сетевых накопителей, где важна долговечность.

Авторы исследования не уточняют, как MoS₂ влияет на скорость зарядки. При высоких токах литий может все равно образовывать дендриты. Также нет данных о работе при -20°C — для электромобилей это критично.

Ранее ученые создали анод без дендритов с помощью реактивной химии.