В Китае создали самовосстанавливающийся твердотельный аккумулятор с утроенным сроком службы
Ученые из Китайской академии наук добавили в твердый электролит ионы йода. При работе батареи они образуют тонкий слой, который автоматически заполняет микротрещины. Это похоже на жидкий герметик — он проникает в повреждения и восстанавливает целостность структуры.
Обычные твердотельные аккумуляторы требуют постоянного внешнего давления. Примерно 50 атмосфер, иначе слои начинают расслаиваться. Новая технология эту проблему снимает. Никакого громоздкого оборудования — батарея сама поддерживает свою стабильность.
Чуньшэн Ван из Мэрилендского университета (University of Maryland, США) называет разработку решающим шагом к коммерциализации. По его словам, китайские коллеги устранили ключевое препятствие, долгое время мешавшее выходу твердотельных батарей на рынок.
Прототипы уже протестировали. После сотен циклов зарядки они сохраняют стабильную работу. Производство таких батарей требует меньше материалов и проще в масштабировании.
Что это даст на практике? Смартфоны смогут работать несколько дней без подзарядки. Электромобили увеличат пробег в 2-3 раза. Даже электрические самолеты станут реальнее — их главной проблемой как раз был вес батарей.
Технология пока на ранней стадии. Нужны дополнительные испытания, особенно для крупных форматов. Но принцип самовосстановления действительно меняет правила игры. Ученые работают над твердотельными электролитами с 1970-х и сейчас к цели подобрались ближе всего.
Следует заметить, что до массового производства еще далеко. Но прорыв в фундаментальном понимании процессов уже состоялся.
ПЕКИН, 7 октября (Синьхуа) - Полностью твердотельные литиевые батареи, провозглашенные "граалем" технологии хранения энергии нового поколения, уже давно сталкиваются со сложной проблемой: поддержанием плотного контакта между твердым электролитом и литиевым металлом. электрод.
Китайские ученые разработали самоадаптирующуюся интерфазу в полностью твердотельных литиевых батареях, которая поддерживает тесный контакт между литий-металлическим анодом и твердым электролитом без внешнего давления. Этот прорыв решительно преодолевает серьезное узкое место на пути к коммерциализации.
Результаты опубликованы в журнале Nature Sustainability.
Традиционные методы требуют постоянного давления со стороны громоздкого внешнего оборудования, что делает батареи слишком большими и тяжелыми для практического использования.
Исследователи из Института физики Китайской академии наук (CAS), Института технологии и инженерии материалов Нинбо CAS и Хуачжунского университета науки и технологий обнаружили, что контакт между литиевым электродом и сульфидным твердым электролитом в полностью твердотельных литиевые батареи не идеальны, с многочисленными крошечными порами и трещинами. Эти проблемы не только сокращают срок службы батареи, но также могут представлять угрозу безопасности.
Чтобы решить эту проблему, команда исследователей ввела ионы йодида в сульфидный твердый электролит. Во время работы батареи эти иодид-ионы перемещаются к границе раздела электродов под электрическим полем, образуя богатую йодом границу раздела.
Интерфейс может активно притягивать ионы лития, автоматически заполняя все зазоры и поры, такие как самовосстановление, тем самым поддерживая плотный контакт между электродом и электролитом.
Прототипы аккумуляторов, подготовленные на основе этой технологии, продемонстрировали стабильные и превосходные характеристики даже после сотен циклов зарядки-разрядки в стандартных условиях испытаний, что намного превышает уровень аналогичных существующих аккумуляторов.
Эта технология может позволить использовать будущие батареи с плотностью энергии, превышающей 500 Втч/кг, что потенциально может продлить срок службы электронных устройств как минимум в два раза, сказал Хуан Сюэцзе из Института физики, один из соответствующих авторов статьи.
Прорыв ускорит разработку полностью твердотельных литиевых батарей высокой энергетической плотности, которые, как ожидается, будут играть значительную роль в роботах-гуманоидах, электрической авиации, электромобилях и других областях, обеспечивая более безопасные и эффективные энергетические решения, сказал Хуан.
Это исследование фундаментально решает ключевую проблему узких мест, которые препятствовали коммерциализации полностью твердотельных батарей, что знаменует собой решающий шаг на пути к их практическому применению, отметил Ван Чуньшэн, эксперт по твердотельным батареям в Университете Мэриленда.
Каждый, кто перестает учиться, стареет, — не важно, в 20 или 80 лет, — а любой другой, кто продолжает учиться, остается молодым. Самое главное в жизни – это сохранить мозг молодым.
