Учёные нашли новый электролит для литий-ионных батарей

---

Читайте также:
Собственнику выдано уже третье предписание об устранении нарушений, но ситуация на опасном замусоренном участке на Зелёной, 26 в Великом Новгороде не меняется месяцами (17.11.2024).

---

Литий-ионные батареи являются важной составной частью современных технологий, включая мобильные телефоны, ноутбуки и электрические автомобили. Однако существует проблема взрывоопасности, связанной с использованием жидких электролитов. Литий-ионные батареи состоят из электродов с положительным и отрицательным зарядом, а также электролита для передачи ионов между ними. Эффективность батарей ограничена характеристиками их компонентов.

Исследователи из Центра исследования электролита литий-ионных батарей с твёрдым электролитом в Университете Цинхуа в Шэньчжэне работают над созданием более безопасных и эффективных батарей с твёрдыми электролитами, которые могли бы заменить жидкие. Однако каждый твердотельный материал имеет как плюсы, так и минусы.

Чтобы решить эту задачу, исследователи объединили два основных варианта твёрдых электролитов - керамику и полимеры - в новый составной электролит. Результаты их исследований были опубликованы в журнале "Материалы и устройства для энергетики".

Составные твердотельные электролиты привлекают значительное внимание благодаря их преимуществам, говорит соавтор статьи Юй Юан, который также работает в Университете Цинхуа в Шэньчжэне. Однако обычные неорганические керамические наполнители ограничивают повышение проводимости ионов в составных твердотельных электролитах из-за образования пространственно-заряженного слоя между полимерной матрицей и керамической фазой.

Неорганические керамические электролиты обладают высокой проводимостью, но они создают сопротивление при контакте с другими твёрдыми материалами и сложны в производстве. Полимерные электролиты проще в производстве, они более гибкие и лучше взаимодействуют с электродами, но их проводимость при комнатной температуре слишком низка. По словам Юана, комбинирование этих двух компонентов должно создать высокопроводящий, гибкий электролит, который будет более простым в изготовлении. Однако на практике композитные твердотельные электролиты имеют проблему - они разделяются, образуя пространственно-заряженный слой, который ограничивает их проводимость.

Для устранения этой проблемы исследователи использовали литиевый танталат, обладающий кристаллической структурой. Этот материал, как ионный проводник, является ферроэлектриком, что означает, что он может инвертировать заряд при подаче тока. Наполнитель не только устраняет пространственно-заряженный слой, но и предоставляет дополнительный путь для транспорта литий-ионов, говорит соавтор статьи Ликунь Чен.

Исследователи продемонстрировали, что литиевый танталат позволяет литий-ионам двигаться через электролит в большем количестве и с большей скоростью. В результате получается электролит с высокой проводимостью и длительным сроком службы даже при низких температурах.