Разработана инновационная технология создания твердотельных батарей
Группа китайских ученых создала инновационный саморегулирующийся промежуточный слой для литий-металлических аккумуляторов с твердым электролитом. Данная разработка позволяет поддерживать надежный контакт между литиевым анодом и электролитом без необходимости внешнего сжатия. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Sustainability.
Исследователи из нескольких институтов Китайской академии наук, включая Институт физики, а также Хуачжунского университета науки и технологий, выявили, что существующие твердотельные литиевые аккумуляторы страдают от неидеального контакта между литиевым электродом и сульфидным электролитом, характеризующегося наличием микропор и трещин. Эти дефекты негативно влияют на долговечность и безопасность аккумуляторов.
Для решения этой проблемы ученые разработали метод, заключающийся в добавлении ионов йода в сульфидный твердый электролит. Во время работы аккумулятора ионы йода мигрируют к границе электрода под воздействием электрического поля, формируя интерфейс, обогащенный йодом. Этот интерфейс активно притягивает ионы лития, самостоятельно заполняя микродефекты и обеспечивая плотный контакт между электродом и электролитом.
Прототипы аккумуляторов, созданные с использованием этой технологии, продемонстрировали стабильную работу в течение сотен циклов зарядки и разрядки в стандартных условиях, превосходя характеристики аналогичных аккумуляторов.
По словам Хуана Сюэцзе из Института физики, одного из авторов статьи, новая технология позволит создавать аккумуляторы с плотностью энергии, превышающей 500 Втч/кг, что может значительно продлить срок службы батарей электронных устройств.
Хуан также отметил, что этот прорыв ускорит разработку твердотельных литиевых аккумуляторов высокой плотности энергии, пригодных для использования в гуманоидных роботах, электросамолетах, электромобилях и других областях.
Ван Чуньшэн, эксперт по твердотельным аккумуляторам из Мэрилендского университета, подчеркнул, что данное исследование решает ключевую проблему, препятствующую коммерциализации твердотельных аккумуляторов, и является важным шагом на пути к их широкому применению.