Учёные из Южной Кореи разработали медный токосъёмник для безанодных литиевых аккумуляторов, который помогает равномерно распределять металл во время зарядки. Для создания конструкции применили методы нанопроизводства, используемые в полупроводниковой промышленности. О разработке 22 сентября сообщила Корейский передовой институт науки и технологий (KAIST).
Безанодные батареи не содержат графитового материала, обычно накапливающего литий при зарядке. Благодаря этому они могут быть легче и компактнее, а электромобили — получать больший запас хода без увеличения размеров аккумулятора. В такой конструкции литий осаждается непосредственно на тонкой медной фольге.
При многократных циклах зарядки и разрядки металл способен распределяться неравномерно и формировать острые разветвлённые структуры — дендриты. Одновременно защитный слой на поверхности лития становится нестабильным, что ухудшает характеристики батареи и сокращает срок её службы. Ранее для компенсации потерь лития использовали его избыток или наносили толстые защитные покрытия, однако такие решения увеличивали массу и толщину аккумулятора.
Исследовательская группа под руководством профессоров KAIST Джинву Ли и Хи-Тэ Чона объединила микроструктурирование медной фольги с ультратонким покрытием. На поверхность нанесли слой MXene — двумерного материала толщиной около 10 нанометров. Он не служит готовым барьером, а способствует формированию защитного слоя непосредственно во время работы аккумулятора.
В электролите на основе LiPF6 покрытие стимулировало образование слоя, богатого фторидом лития (LiF). Он уменьшал нежелательные реакции между литием и электролитом и одновременно препятствовал росту дендритов. Для управления осаждением лития учёные использовали вторичную литографию распылением (SSL), создав на меди массив микроскопических трубок диаметром около 300 нанометров и высотой 150 нанометров.
Такая структура увеличила рабочую площадь примерно в четыре раза по сравнению с плоской медной фольгой, поэтому литий получил возможность распределяться по большей поверхности, а не концентрироваться в отдельных точках. Равномерность защитного слоя исследователи проверили с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, масс-спектрометрии вторичных ионов с времяпролётным анализом и просвечивающей электронной микроскопии. Результаты опубликованы 1 сентября 2026 года в журнале Advanced Functional Materials в статье «Anion-Interactive Anode Interfaces for Stable Anode-Free Lithium Metal Batteries»; DOI: 10.1002/adfm.77931.