Новий крок до вічних батарей: китайські вчені вирішили проблему деградації твердотільних акумуляторів

Команда дослідників із Даляньського інституту хімічної фізики, що діє під егідою Китайської академії наук, розробила інноваційний композитний електроліт для твердотільних акумуляторів, про це повідомляє технологічне видання Engineering Interesting. Нова технологія покликана розв'язати одну з головних проблем галузі — швидку деградацію робочих поверхонь батареї без втрати її щільності чи безпеки. Створений вченими зразок надійно утримує 84,2% від своєї початкової ємності навіть після 350 повних циклів швидкого заряджання та розряджання (за швидкості 1C).

Твердотільні акумулятори розглядаються як головний наступник сучасних літій-іонних елементів живлення, оскільки замінюють легкозаймистий рідкий електроліт на безпечний твердий аналог. Проте головним недоліком технології залишався слабкий контакт на межі електроліту та електрода, що гальмувало рух іонів літію та скорочувало ресурс батареї.

Щоб подолати цей бар'єр, китайські науковці поєднали органічний полімер полівініліденфторид та неорганічний оксихлорид літію. Оксихлорид літію запустив процес, який автори описали як «хімічну реконструкцію in-situ» всередині структури полімеру. Це дозволило створити надміцні хімічні зв'язки та сформувати безперервні й стабільні «коридори» для швидкого транспортування іонів.

Лабораторні тести за кімнатної температури продемонстрували вражаючі фізико-хімічні характеристики:

• Число переносу літій-іонного заряду: сягнуло 0,90 (це підтверджує, що майже весь струм передається корисними іонами літію, а не побічними паразитними реакціями).

• Електрохімічне вікно стабільності: перевищило рівень 4,78 В.

• Модуль Юнга (механічна міцність): зафіксований на позначці близько 893 МПа, що гарантує високу стійкість до внутрішніх деформацій.

Крім успішних тестів у складі літієвих елементів типу NCA (нікель-кобальт-алюміній), симетричні дослідні комірки з новим електролітом безперебійно та стабільно відпрацювали понад 2500 годин.

Перспективи масового ринку

Попри гучний успіх у лабораторіях, до комерційного впровадження технології у серійні електромобілі залишаються роки. Інженерні перешкоди, складність масового конвеєрного виробництва та висока собівартість стримують автогігантів.

Світові компанії демонструють різні погляди на терміни: якщо автовиробник Dongfeng амбітно планує запустити перші комерційні твердотільні лінії вже найближчим часом, то лідер акумуляторного ринку CATL налаштований більш стримано і заявляє, що повномасштабне промислове виробництво навряд чи почнеться раніше 2030 року. Проте розробка вчених із DICP закладає важливий фундамент для майбутньої технологічної перемоги у світових перегонах за супербатареєю.

Більше новин читайте на GreenPost.