Инженеры из Технического университета Мюнхена (TUM) разработали уникальный материал для твердотельных аккумуляторов — нового поколения батарей, которые способны хранить больше энергии и не воспламеняются, в отличие от современных литий-ионных. Работа опубликована в журнале Advanced.
Исследователи создали особый материал на основе лития, сурьмы и небольшого количества скандия. Эта комбинация позволяет ионам лития двигаться внутри структуры на 30% быстрее, чем в любых известных аналогах. Рекордная проводимость открывает возможности для более быстрой зарядки и увеличения эффективности аккумуляторов.
Секрет кроется в замене части атомов лития на атомы скандия. Это изменение создает своеобразные пустоты (вакансии) в кристаллической решетке материала, которые облегчают и ускоряют движение ионов лития. Такой эффект и позволил установить новый мировой рекорд по ионной проводимости.
Так как измеренные показатели значительно превысили известные значения, результаты потребовали независимой проверки. Команда привлекла специалистов кафедры технической электрохимии под руководством профессора Хуберта Гастайгера (TUM), которые подтвердили рекорд, разработав специальные методы измерения из-за сложности материала, проводящего как ионы, так и электроны.
В ходе работы ученые также открыли новый класс материалов, как отметил первый автор исследования Цзинвэнь Цзян из TUMint.Energy Research. Их подход, основанный на системе литий-сурьма-скандий, можно адаптировать, например, к литий-фосфорным соединениям. В отличие от предыдущего рекордсмена, материала на основе литий-серы, который требовал пяти дополнительных компонентов для оптимизации, здесь достаточно добавить только один элемент — скандий.
Новый материал отличается термостойкостью и может быть синтезирован с помощью стандартных химических методов. Исследователи уже подали патент на свою разработку и считают, что их открытие может привести к созданию аккумуляторов нового поколения.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что Китай превращает отходы спиртного в энергию для аккумуляторов с сохранением заряда 91,9% после 100 циклов.