Твердотельные литиевые аккумуляторы могут заменить литий-ионные батареи, используемые в электромобилях и энергосистемах, считают разработчики.
Исследователи из Института биоэнергетики и биотехнологий Циндао (QIBEBT) в Китае разработали инновационную модификацию катода для твердотельных литиевых батарей. Технология повышает плотность энергии и жизненный цикл устройств. Твердотельные аккумуляторы могут в будущем заменить литий-ионные, считают разработчики.
Современные твердотельные литиевые батареи сталкиваются с проблемами из-за гетерогенных композитных катодов, которые требуют электрохимически неактивных добавок для улучшения проводимости. Эти добавки, хотя и необходимы, снижают плотность энергии и срок службы батарей из-за их несовместимости со слоистыми оксидными катодами, которые подвергаются деформации во время работы.
Исследователи разработали решение: стратегию гомогенизации катода с использованием материала LTG0.25PSSe0.2 с нулевой деформацией. Он демонстрирует превосходную смешанную ионную и электронную проводимость, обеспечивая эффективный перенос заряда в течение всего процесса зарядки и разрядки без необходимости использования проводящих добавок.
Чтобы продемонстрировать, что материал улучшает производительность батареи, исследователи протестировали прототип, изготовленный с использованием однородного катода. Тесты показали, что батареи имели удельную емкость 250 мАч/г. Это больше, чем 100-200 мАч/г в стандартных литий-ионных батареях.
На уровне ячейки однородный катод обеспечивал высокую плотность энергии 390 Вт·ч/кг против 200-300 Вт·ч/кг в литий-ионных аккумуляторах. Наряду с превосходными емкостями, исследователи отмечают, что катод изменялся всего на 1,2% объема за 20 000 циклов зарядки и разрядки при комнатной температуре.
Недостатки литий-ионных аккумуляторов, такие как чувствительность к экстремальным температурам и риск возгорания, а также относительно короткий жизненный цикл, становятся узким местом для развития зеленой энергетики и распространения электромобилей. Твердотельные батареи могут решить эту проблему, полагают ученые.
Читать далее:
Сложная жизнь на Земле сформировалась не сразу: первый подход провалился
Окончательно: ученые нашли самую древнюю галактику во Вселенной
Посмотрите, как выглядит полярное сияние из космоса
На обложке: Изображение от tawatchai07 на Freepik, сведения о лицензии