В аккумуляторе электролиты переносят ионы лития от отрицательного к положительному электроду во время разрядки. При зарядке батареи направление потока меняется. Органические жидкие электролиты в современных литий-ионных аккумуляторах огнеопасны и могут протекать, что усложняет их массовое производство. Твердые электролиты, наоборот, лишены этих недостатков, но их ионная проводимость обычно не высока.
Ученые будут бороться с ожирением с помощью наночастиц
Идеи
«Твердые электролиты — одни из наиболее важных составляющих при создании надежных, мощных, емких твердых аккумуляторов, — говорит ведущий автор работы Чен Ма. — Но в настоящее время их применение ограничено из-за низкой проводимости».
Для прямого наблюдения за атомной структурой в твердых электролитах, исследователи использовали просвечивающий растровый электронный микроскоп, посылающий электроны через образец, в данном случае — прототип LLTO, созданный из блоков лития, лантана, титана и кислорода. Его объемная проводимость наивысшая среди окисей, пишет Phys.org.
В этом материале ионы лития двигаются быстрее всего в двухмерной плоскости, но есть крошечные объекты, от 5 до 10 нанометров шириной, похожие на поставленные под правильным углом полки, через которые ионы лития могут двигаться и в других направлениях. Чем меньше эти полки, тем проще ионам перемещаться в направлении тока.
Неожиданная находка физиков — что тонкие рельефы всего в несколько нанометров могут увеличить число путей движения ионов — открывает новые перспективы. «Это масштаб длины, который часто не замечали, может оказаться ключевым для быстрой проводимости ионов», — говорит Мяофан Чи, соавтор работы.