Вчені запропонували новий підхід до створення твердотільних літієвих акумуляторів, який дозволив експериментальному елементу досягти питомої енергії 508 Вт·год/кг. Розробка може допомогти розв’язати одну з головних проблем твердотільних батарей — занадто повільне переміщення іонів літію всередині електроліту
Фото: chatgpt.com
У сучасних літій-іонних батареях зазвичай використовуються рідкі електроліти, через які іони літію переміщуються між електродами. Твердотільні батареї потенційно можуть бути безпечнішими та накопичувати більше енергії, однак їхнє широке застосування стримує низька швидкість транспорту іонів у твердих матеріалах.
Автори роботи запропонували так звану стратегію Li+ shuttle bus — своєрідний «шатл» для іонів літію. Вона передбачає створення заряджених одновимірних каналів усередині полімерного електроліту, які допомагають спрямовано переміщувати Li+ та зменшувати перешкоди для їхнього руху.
У результаті створений твердий полімерний електроліт продемонстрував іонну провідність 0,92×10−3 См/см за температури 28°C.
Ще цікавішими виявилися результати випробувань готових елементів. У pouch-елементі з катодом NCM811 дослідники отримали питому енергію 508 Вт·год/кг. Після 200 циклів заряджання та розряджання батарея зберегла 95,2% початкової місткості.
Для порівняння, висока питома енергія особливо важлива для електромобілів, авіації та портативної електроніки, адже дозволяє накопичувати більше енергії без суттєвого збільшення маси акумулятора.
Також читайте: Вчені використали штучну шкіру для нового типу акумуляторів
Система також показала добру роботу за низьких температур. Елементи LiFePO4 з новим електролітом витримали близько 5000 циклів за високої швидкості заряджання 5C, а при −40°C зберігали 77% місткості після 900 циклів.
Водночас йдеться поки що про лабораторну технологію. Показники експериментального елемента ще не означають, що акумулятори з такими характеристиками найближчим часом з’являться в серійних електромобілях або смартфонах. Наступним викликом стане масштабування виробництва та перевірка стабільності технології у великих комерційних батареях.
На думку редакції PSM, головна цінність дослідження полягає не лише у показнику 508 Вт·год/кг. Науковці продемонстрували спосіб прискорити рух іонів у твердому полімерному електроліті — одному з ключових слабких місць перспективних твердотільних батарей. Якщо технологію вдасться масштабувати без втрати характеристик, вона може наблизити появу легших, місткіших і стійкіших акумуляторів.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Учені знайшли незвичайну молекулу в атмосфері екзопланети
Нобелівський лауреат оцінив шанси людства пережити наступні 50 років
Науковці створили батарею, яка працює в організмі та поступово розкладається
Джерело: Nature.
Telegram 
Viber 
