Яка нова технологія була розроблена?
Вчені з Китайської академії наук створили самовідновлювальний інтерфейс для твердотільних літієвих акумуляторів. Це відкриття може вирішити одну з найсерйозніших технічних проблем у галузі акумуляторних технологій.
Як працює новий акумулятор?
У дослідженні описується механізм, подібний до “рідкого ущільнювача”, який автоматично заповнює крихітні зазори всередині твердотільного акумулятора. Це усуне ризик витоку або загоряння та дозволить використовувати чистий металевий літій — матеріал, здатний зберігати в 3 рази більше енергії, ніж сучасні акумулятори.
На відміну від звичайних літій-іонних акумуляторів, що використовують легкозаймисті рідкі електроліти, твердотільні батареї використовують твердий матеріал для передачі електричного заряду між електродами. Однак жорсткі шари мають тенденцію з часом розділятися через розширення і стиснення матеріалів під час заряджання, що порушує потік електрики і скорочує термін служби акумулятора.
Щоб вирішити цю проблему, вчені ввели іони йоду в твердий електроліт. Під час роботи батареї іони мігрують до межі розділу між електродом і електролітом, утворюючи тонкий шар, багатий йодом. Цей шар активно притягує іони літію та автоматично заповнює мікроскопічні тріщини і пори, що утворюються в процесі експлуатації. В результаті отримали самовідновлювальний інтерфейс, що забезпечує щільне з’єднання шарів без зовнішнього тиску.
Які перспективи нової технології?
Для стабільної роботи традиційних твердотільних акумуляторів потрібен зовнішній тиск понад 5 мегапаскалів, що становить приблизно 50 атмосфер. Інновація китайських дослідників докорінно змінює цю ситуацію. Випробування показали, що прототипи акумуляторів, створених із використанням нової самовідновлювальної структури, зберігали стабільну продуктивність після сотень циклів заряджання і розряджання.
Цей метод можна впровадити на виробництві, адже він потребує менше матеріалів і може зробити майбутні акумулятори довговічнішими та зручнішими для масштабування. Технологія може зробити революцію в галузі зберігання енергії в багатьох сферах. Більш висока щільність енергії означає, що смартфони можуть працювати без підзарядки протягом декількох днів, а електромобілі та літаки можуть проїжджати на одній зарядці в 2-3 рази більшу відстань, ніж сучасні моделі.
Китайські дослідники попередили, що їхня технологія все ще перебуває на ранній стадії розробки. Акумулятори великої ємності, здатні витримувати тисячі циклів заряджання, потребуватимуть додаткових випробувань і доопрацювань.
