Наблюдение за защитными слоями помогло ускорить формирование аккумуляторов

Этап формирования — первые зарядно-разрядные циклы, в ходе которых внутри литий-ионной ячейки складываются защитные межфазные слои, — занимает около четверти производственных площадей аккумуляторных заводов и составляет примерно треть производственных затрат. Инженеры из Корнелльского университета нашли способ следить за этим процессом в режиме реального времени и на основе полученных данных создали ускоренные протоколы, сокращающие время формирования примерно на 60%. Исследование опубликовано 28 октября 2026 года в журнале Energy Storage Materials.

Что происходит внутри новой батареи

При первых циклах зарядки электролит частично разлагается на поверхности электродов, образуя тонкий защитный слой — твёрдофазный электролитный межфазный слой (SEI). Именно его качество в значительной мере определяет дальнейший ресурс аккумулятора: правильно сформированный SEI защищает активный материал от дальнейшей деградации, а плохой — сам становится источником потерь ёмкости.

Производители обычно подбирают режимы формирования методом проб и ошибок, а для оценки ресурса ячейки требуется длительное циклирование. Команда Вибхи Калры из Корнелльского университета работала совместно с компанией Charge CCCV (C4V) из Бингемтона. Исследователи одновременно применили рамановскую спектроскопию, отслеживающую химию слоёв, и импедансную спектроскопию, показывающую изменения сопротивления.

Сочетание методов позволило сопоставить изменение состава защитных интерфейсов с их электрическими свойствами прямо во время зарядно-разрядных циклов. Так удалось связать выбор режима с формированием устойчивого слоя, а не только с последующими результатами длительного тестирования.

Что удалось установить и что это меняет

Более медленный заряд способствовал образованию однородных защитных слоёв с большей долей неорганических компонентов. При этом разряд можно было ускорить, сокращая общую длительность этапа. В опытах ключевые показатели сопротивления стабилизировались примерно через полтора цикла. Это наблюдение помогло выбрать режимы, но не устанавливает универсального числа циклов для любых аккумуляторов.

На основе этих наблюдений разработаны два ускоренных протокола. Тестирование на производственной площадке C4V продемонстрировало:

• Время формирования в проверенных протоколах сократилось примерно на 60% относительно стандартного процесса.
• Эксплуатационные показатели испытанных ячеек оставались сопоставимыми с результатами обычного протокола.
• Снижение общего энергопотребления предприятия на 10–15% и экономия до 100 миллионов долларов в год приведены авторами как потенциальные оценки для крупных производств.

Важно разграничить: речь идёт об ускорении заводского этапа подготовки новых ячеек, а не о сокращении времени зарядки аккумулятора при его использовании. Сам по себе этот результат не обещает более быстрой зарядки телефона или электромобиля.

Масштаб проблемы, которую решает метод

Читайте также: Ионы лития образовали неожиданные кластеры в электролитах аккумуляторов.

Результат важен для этапа, занимающего заметную долю времени, площади и затрат аккумуляторного предприятия. Но перенос режимов на другие составы электродов и электролитов потребует отдельных испытаний. Промышленная ценность метода будет зависеть от того, удастся ли сохранить ресурс и воспроизводимость ячеек при масштабировании.