В каждом аккумуляторе или суперконденсаторе есть незаметный, но важный игрок — полимерный клей. Он скрепляет частицы активного вещества и помогает им держаться на токосъёмнике. Раньше его считали просто инертной массой: есть и есть, лишь бы не мешал. Но в этой работе клей вышел на первый план.

Исследователи взяли перовскитный материал CsSnCl₃ (соединение цезия, олова и хлора) и смешали его с поливинилиденфторидом (ПВДФ) — тем самым полимерным клеем. Меняли долю клея и концентрацию соли лития в электролите. Оказалось, что максимальная ёмкость получается, когда соблюдается простое правило: λ + θ = 1. Здесь λ — доля доступного лития, нормированная на максимум, а θ — доля полимера, тоже нормированная. Сумма всегда равна единице. Правило назвали Interfacial Balance Rule — «правило баланса на границе».

С помощью компьютерного моделирования на основе машинно-обученного потенциала MACE увидели, как именно клей работает на атомном уровне. Молекулы ПВДФ ложатся плашмя на поверхность перовскита и цепляются одновременно к положительным и отрицательным участкам. Это выравнивает энергию связывания ионов лития — им становится одинаково удобно садиться в разных местах. Фтор в полимере дополнительно придерживает литий, а сама полимерная плёнка удерживает ионы в тонком двумерном слое, не давая им слипаться в объёмные капли. Но места в этом слое ограничены: когда полимера слишком много, он перекрывает доступ к поверхности, а когда слишком мало — ионам не за что зацепиться.

Правило баланса оказалось универсальным. Его проверили на гибридном материале MASnCl₃ (с метиламмонием вместо цезия) — и точки легли на ту же прямую. Значит, дело не в кристаллической решётке перовскита, а именно в границе полимер-электролит. Теперь связующее вещество можно рассматривать как активный элемент конструкции: меняя его количество или длину цепей, мы настраиваем ёмкость устройства без замены основных материалов.