Фізики зробили твердотілий акумулятор з хорошими характеристиками і невисокою собівартістю, що відкриває шлях до впровадження нової технології.

Група вчених повідомили про розробку нового твердого електроліту з винятковою провідністю, який може стати основою для поліпшення акумуляторів. Стаття про дослідження з’явилася в журналі Science.

Найбільшою проблемою сучасних батарей, які використовуються в популярних гаджетах, таких як смартфони, є рідкі електроліти, які можуть загорятися або вибухати. Тому фізики в усьому світі намагаються замінити небезпечні рідини на твердотілі речовини, але вони мають свій великий недолік — низьку іонну провідність, механічну гнучкість і електрохімічну стабільність.

У минулому вчені помітили високий потенціал твердих електролітів на основі хлоридів, які відповідали цим трьом параметрам, ось тільки для виробництва потрібні були дорогі рідкісноземельні метали: ітрій, скандій і елементи лантаноїдів, як вторинні компоненти. Цей фактор робить виробництво таких батарей вкрай невигідним для промисловості. Крім того, в деяких випадках іонна провідність хлоридних електролітів сильно знижувалася.

Нещодавно команда на чолі з професором Кан Кісуком із Центру досліджень наночастинок Інституту фундаментальних наук (IBS) вивчила розподіл іонів металів у хлоридних електролітах, щоб перевірити теорію, згідно з якою низька провідність пов’язана зі зміною розташування іонів металів. Вони провели експерименти з поширеною сполукою — хлоридом металічного літію і виявили: коли іони металів розташовувалися поблизу шляху іонів літію, електростатичні сили створювали перешкоди для їхнього руху. І навпаки, якщо щільність іонів металу була занадто низькою, шлях для іонів літію ставав занадто вузьким, що ускладнювало їхнє переміщення.

Дослідники придумали, як виправити ситуацію, щоб розробити твердий електроліт з високою іонною провідністю. Потім вони створили твердотілу літій-метал-хлоридну батарею на основі відносно недорогого цирконію. Це був перший випадок, коли вдалося показати вплив розташування іонів металів на іонну провідність матеріалу.

Дослідження продемонструвало важливу роль розподілу іонів металів в іонній провідності твердих електролітів на основі хлоридів, яку вчені часто не беруть до уваги. Команда очікує, що їхнє відкриття допоможе розробити різні тверді електроліти на основі хлоридів і розвивати впровадження твердотілих батарей на комерційному рівні, щоб у найближчому майбутньому акумулятори стали доступнішими та надійнішими.

«Цей нещодавно відкритий твердий електроліт на основі хлоридів здатний подолати обмеження традиційних твердих електролітів на основі сульфідів і оксидів, наближаючи нас на один крок до широкого розповсюдження твердотілих батарей», — зазначив один з авторів статті Кан Кісук.

Источник: focus.ua