Новый шаг к вечным батареям: китайские учёные решили проблему деградации твёрдотельных аккумуляторов

Команда исследователей из Даляньского института химической физики, действующего под эгидой Китайской академии наук, разработала инновационный композитный электролит для твёрдотельных аккумуляторов, об этом сообщает технологическое издание Engineering Interesting. Новая технология призвана решить одну из главных проблем отрасли — быструю деградацию рабочих поверхностей батареи без потери её плотности или безопасности. Созданный учёными образец надёжно сохраняет 84,2 % от своей исходной ёмкости даже после 350 полных циклов быстрой зарядки и разрядки (при скорости 1C).

Твердотельные аккумуляторы считаются основным преемником современных литий-ионных элементов питания, поскольку в них легковоспламеняющийся жидкий электролит заменяется безопасным твердым аналогом. Однако главным недостатком технологии оставался слабый контакт на границе электролита и электрода, что тормозило движение ионов лития и сокращало ресурс батареи.

Чтобы преодолеть этот барьер, китайские учёные объединили органический полимер — поливинилиденфторид — и неорганический оксихлорид лития. Оксихлорид лития запустил процесс, который авторы описали как «химическую реконструкцию in-situ» внутри структуры полимера. Это позволило создать сверхпрочные химические связи и сформировать непрерывные и стабильные «коридоры» для быстрой транспортировки ионов.

Лабораторные испытания при комнатной температуре продемонстрировали впечатляющие физико-химические характеристики:

• Коэффициент переноса литий-ионного заряда: достиг 0,90 (это подтверждает, что почти весь ток передается полезными ионами лития, а не за счет побочных паразитных реакций).

• Электрохимическое окно устойчивости: превысило уровень 4,78 В.

• Модуль Юнга (механическая прочность): составляет около 893 МПа, что обеспечивает высокую устойчивость к внутренним деформациям.

Помимо успешных испытаний литиевых элементов типа NCA (никель-кобальт-алюминий), симметричные экспериментальные ячейки с новым электролитом бесперебойно и стабильно проработали более 2500 часов.

Перспективы массового рынка

Несмотря на громкий успех в лабораториях, до коммерческого внедрения этой технологии в серийные электромобили остаются годы. Инженерные препятствия, сложность массового конвейерного производства и высокая себестоимость сдерживают автогигантов.

Мировые компании демонстрируют разные взгляды на сроки: если автопроизводитель Dongfeng амбициозно планирует запустить первые коммерческие линии по производству твёрдотельных аккумуляторов уже в ближайшее время, то лидер рынка аккумуляторов CATL настроен более сдержанно и заявляет, что полномасштабное промышленное производство вряд ли начнётся раньше 2030 года. Тем не менее разработка ученых из DICP закладывает важный фундамент для будущей технологической победы в мировой гонке за супербатареей.

Больше новостей читайте на GreenPost.