Удивительно простой способ сделать твердотельные батареи намного стабильнее и эффективнее
У твердотельных батарей большие перспективы. В отличие от нынешних литий-ионных аккумуляторов, твердотельные не содержат легковоспламеняющихся жидкостей, что является серьезным недостатком, о чем свидетельствуют истории о возгорании ноутбуков и электромобилей. Твердотельные батареи, кстати, также менее токсичны, имеют более высокую плотность энергии, быстрее заряжаются и выдерживают большее количество циклов перезарядки без разрушения.
Проблема в том, что производство таких батарей сложно и дорого по сравнению с жидкостными, причем одной из основных проблем являются дефекты пленок электролита, одного из ключевых элементов. Крошечные пузырьки, образующиеся в пленке, препятствуют перемещению ионов между электродами, замедляя зарядку и общие операции.
Одна пленка электролита изготовлена из антиперовскита (Li2OHCl), где гранулы материала спрессованы в листы. Они часто вызывают нежелательные дефекты, которые снижают эффективность.
Чтобы преодолеть это, команда Оукриджа добавила этап нагревания под прессом, а затем охлаждения электролита под давлением. В результате была получена пленка без пузырьков и с более высоким содержанием азота на поверхности, которая также была почти в 1000 раз более проводящей, показала улучшение плотности критического тока почти на 50% и лучшую литиофильность, что является ключевым фактором для стабильности твердотельных элементов.
По словам исследователей, новая опция не только повышает производительность, но и открывает возможности для более надежной обработки твердых электролитов в промышленных масштабах, поскольку инженеры будут иметь больший контроль над процессом.
«Это тот же материал — вы просто меняете способ его изготовления, одновременно улучшая характеристики батареи по ряду направлений», — заявил ведущий исследователь Марм Диксит.