РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Создано новое поколение литиевых батарей с впечатляющей стабильностью: будущее энергетики

Ученые из японского Токийского столичного университета разработали солевой раствор, который снижает сопротивление между ключевыми компонентами внутри аккумуляторов.
Создано новое поколение литиевых батарей с впечатляющей стабильностью: будущее энергетики

Результатом открытия стал прототип батареи, который намного стабильнее своих предшественников.

Литий-металлические батареи рассматриваются как чрезвычайно захватывающая перспектива в области хранения энергии, поскольку чистый металлический литий обеспечивает невероятно высокую плотность энергии. Таким образом, использование его вместо графита и меди, из которых состоит один из электродов в современных батареях, может привести к значительному повышению производительности, позволяя, например, смартфонам работать в течение нескольких дней, а электромобилям — проезжать намного дальше без подзарядки.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Тем не менее, эти батареи до сих пор были ограничены проблемами стабильности, и один из способов, которым ученые работают над их преодолением, — это замена жидких компонентов на твердые. В конструкции, известной как твердотельные батареи, ионы лития, несущие заряд батареи, проходят через твердый электролит, а не через жидкий. Но и у такой конструкции есть свои недостатки, среди которых нестабильность на границе между твердым электролитом и электродами батареи.

Эксперименты с альтернативными материалами и другими конструктивными изменениями в последнее время привели к некоторым многообещающим достижениям: ученые продемонстрировали самособирающиеся защитные слои и маслообразную пасту в качестве потенциальных решений. Команда Токийского столичного университета подошла к этой проблеме иначе, создав «квазитвердотельный» электрод для использования в твердотельной литий-металлической батарее.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как это работает

Забавная иллюстрация от ученых, поясняющая механику работы новой системы
Забавная иллюстрация от ученых, поясняющая механику работы новой системы Tokyo Metropolitan University

Исследователи работали с многообещающим потенциальным твердым электролитом под названием LLZO, который, как известно, относительно хорошо взаимодействует с литий-металлическими анодами, но вызывает высокое сопротивление при сопряжении с обычными катодами. Идея состояла в том, чтобы улучшить контакт и уменьшить сопротивление между твердым керамическим электролитом и катодом путем добавления дозы ионной жидкости комнатной температуры.

Что будет, если свернуть солнечные батареи в шар: революция в энергетике

Легирование катода из оксида лития-кобальта ионной жидкостью заполнило крошечные пустоты на границе раздела между ним и твердым электролитом, что значительно уменьшило любое сопротивление и способствовало переносу ионов, поскольку ионная жидкость также обладает ионной проводимостью. Кроме того, в отличие от жидких электролитов, используемых в современных батареях, жидкость с ионной проводимостью является нелетучей и, как правило, негорючей.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Прототип батареи с этим новым квазитвердотельным катодом показал впечатляющую стабильность, сохраняя 80% своей емкости в течение 100 циклов зарядки и разрядки при высоких температурах – до 60 °C. Впрочем, команде еще предстоит проделать большую работу, чтобы превратить технологию в коммерческий продукт: например, отрегулировать состав ионной жидкости для предотвращения деградации, однако ученые рассматривают прорыв как основу для новых направлений в поисках твердотельных литий-металлических батарей.

Загрузка статьи...