В лабораториях они уже показывают впечатляющие результаты: высокая ёмкость, долгий срок службы. Но когда дело доходит до реального применения, всё упирается в электроды и электролиты.

Профессора Циу Цзешань и Ян Ци из Пекинского университета химических технологий вместе с профессором Чуньи Чжи из Городского университета Гонконга разобрали, почему так происходит. Оказалось, главные проблемы — в химических реакциях на электродах и движении ионов. Чем больше масштабируются батареи, тем хуже они работают.

Результаты опубликованы в издании Science Bulletin.

Что не так с электродами

• Толстые электроды с высокой загрузкой активного материала ведут к резкому падению эффективности.
• Ионы медленнее перемещаются между частицами и внутри кристаллической решётки.

Что не так с электролитом

• Вода разлагается, активные вещества теряются.
• На границе электролит-электрод возникают нежелательные побочные реакции.

Учёные предлагают два пути решения:

1. Ускорять реакции на катоде с помощью катализаторов.
2. Создавать микрореакторы внутри электродов, чтобы контролировать процессы.

Работа полезна тем, что:

• Систематизирует ключевые проблемы AMIBs, а не просто демонстрирует успехи в идеальных условиях.
• Предлагает конкретные механизмы улучшения — катализ и микрореакторы.
• Показывает, где именно теряется эффективность при увеличении размеров батарей.

Это ускорит переход от лабораторных прототипов к коммерческим продуктам.

Авторы делают упор на катодные процессы, но почти не затрагивают анодные. Между тем, многие AMIBs страдают от дендритов и коррозии на аноде. Без комплексного подхода прорыва не случится. 

Технология перспективная, но пока сырая. Чтобы вывести её из лабораторий на рынок, нужно решить проблемы масштабирования.

Ранее ученые заявили, что бумажный электрод избавил бы батареи от многих недостатков.