Цеолит в сепараторе аккумулятора: корейские учёные решили сразу две проблемы литиевых батарей

Учёные из Ханбатского национального университета (Республика Корея) разработали новый тип сепаратора для литий-металлических аккумуляторов, который одновременно подавляет рост опасных дендритов на аноде и существенно улучшает работу катода при быстрой зарядке. Исследование опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.

Литий-металлические аккумуляторы привлекают всё больше внимания как основа следующего поколения аккумуляторных технологий: теоретическая энергоёмкость лития-металла намного выше, чем у графитовых анодов, применяемых сегодня. В сочетании с катодами на основе никеля высокой концентрации (NCM90) они открывают путь к батареям с по-настоящему высокой плотностью энергии — что критически важно для электромобилей и стационарных накопителей.

Проблема, с которой не справляются обычные сепараторы

Главная беда литий-металлических батарей при быстрой зарядке и разрядке — неравномерное осаждение ионов лития на аноде. Вместо того чтобы равномерно оседать на поверхности, ионы формируют игольчатые кристаллические выросты — дендриты. Со временем они могут прорасти сквозь сепаратор, замкнуть цепь и вызвать перегрев или пожар. Это один из главных барьеров на пути коммерциализации литий-металлических батарей.

Стандартные подходы к решению проблемы сосредоточены на защите анода. Но корейские исследователи под руководством профессора Сун-Юль Рю обнаружили, что правильно спроектированный сепаратор может одновременно улучшать работу обоих электродов.

Как работает новый сепаратор

Авторы создали целлюлозный сепаратор, насыщенный цеолитом биктаитом, — материал получил обозначение CBT. Его особенность — в строении на наноуровне: поры целлюлозы и ионотранспортные свойства биктаита объединились в связную сеть каналов, по которым ионы лития движутся быстро и равномерно по всей площади ячейки.

Измеренные характеристики CBT впечатляют:

• ионная проводимость — 3,45 × 10⁻³ См/см, значительно выше, чем у стандартных сепараторов;
• число переноса ионов лития — 0,742 (чем выше этот показатель, тем больше доля тока, переносимая именно ионами лития, а не сопутствующими анионами);
• равномерное осаждение лития на аноде — дендриты подавлены;
• высокоскоростная производительность катода NCM90 существенно улучшена.

Последний эффект оказался для исследователей неожиданным. Традиционно модификации сепаратора направлены на стабилизацию анода — и авторы сами признают, что улучшение работы катода стало «важным дополнительным эффектом», который выявился в ходе работы.

Почему это важно для будущего электромобилей

Ключевая коммерческая применимость разработки — электромобили. Высоконикелевые катоды типа NCM90 дают высокую энергоёмкость, но особенно чувствительны к скоростным режимам зарядки. При стандартных сепараторах быстрая зарядка приводит к деградации катода, перегреву и сокращению срока жизни батареи. Сепаратор CBT решает эту задачу без изменений в химии электродов.

Читайте также по теме: покрытии для твёрдотельных батарей.

Работа была опубликована в журнале Advanced Functional Materials в июле 2026 года. Команда анонсировала дальнейшие исследования по масштабированию технологии для промышленного производства.