Революционный самовосстанавливающийся слой для твердотельных батарей

Исследователи представили инновационное решение для повышения безопасности и продления срока службы твердотельных литий-металлических батарей (ASSLMB) – технологии следующего поколения, которая обещает стать основой для электромобилей и систем хранения возобновляемой энергии.

В то время как современные батареи часто используют легковоспламеняющиеся жидкие электролиты, ASSLMB заменяют их твердыми, негорючими материалами. Это значительно повышает безопасность, однако существенным недостатком является деградация между анодом и твердым электролитом в процессе эксплуатации, что приводит к быстрому выходу батареи из строя.

Ученые из Китайской академии наук разработали уникальный самовосстанавливающийся слой под названием DAI (Dynamically Adaptive Interphase). Этот слой, как описано в журнале Nature Sustainability, динамически поддерживает контакт между электродами. Во время работы батареи DAI вводит подвижные йодид-ионы в твердый электролит, которые мигрируют, заполняя любые образующиеся зазоры. Это обеспечивает непрерывное соединение и стабильную работу батареи, устраняя необходимость в сложном и непрактичном внешнем давлении, которое применялось ранее.

Результаты лабораторных испытаний впечатляют: полные батарейные ячейки сохранили более 90% емкости после 2 400 циклов зарядки-разрядки. Для демонстрации практического применения был протестирован ячейковый аккумулятор, аналогичный используемым в электромобилях и портативной электронике. Он показал сохранение 74.4% емкости после 300 циклов без применения внешнего давления.

Технология DAI находится на ранней стадии разработки, но имеет потенциал кардинально изменить рынок. Разработчики считают, что эта стратегия представляет собой смену парадигмы в дизайне твердотельных батарей, ускоряя их внедрение в современные энергетические системы. Самовосстанавливающееся решение может привести к созданию более безопасных, долговечных и экологичных батарей, а также к увеличению запаса хода электромобилей и повышению надежности систем хранения энергии.

Кроме того, отказ от необходимости использовать системы высокого давления при производстве упростит и удешевит массовый выпуск батарей.