Китайские ученые разработали способ повышения безопасности твердотельных аккумуляторов для электромобилей

Китайские ученые предприняли еще один шаг к разработке более надежных и долговечных аккумуляторов, способных выдерживать сложные условия эксплуатации и обладающих большим коммерческим потенциалом. Первые итоги исследований уже получены.

Новый метод, позволяющий улучшить характеристики твердотельных аккумуляторов для электромобилей, разработан группой ученых из Шэньчжэньской международной аспирантуры Университета Цинхуа и Тяньцзиньского университета. Это позволит повысить их прочность, долговечность и надежность в условиях низких температур или при работе с высокой мощностью. Несколько дней назад результаты исследования были опубликованы в журнале Nature портал IT-Home.

Изображение: img.freepik.com

Твердотельные аккумуляторы, твердотельные аккумуляторы все чаще называют будущим электромобилей. Они способны запасать больше энергии и считаются более безопасными по сравнению с современными жидкостными аккумуляторами, которые могут легко перегреваться или даже воспламеняться. Однако, переход к серийному производству твердотельных батарей происходит небыстро, поскольку, по мнению ученых, они подвержены «растрескиванию и снижению эффективности» при быстрой зарядке или при эксплуатации в условиях низких температур»).

Чтобы справиться с этой задачей, китайские исследователи создали особый слой, который они называют «гибкой броней» для поверхности аккумулятора. Этот защитный слой, известный как твердоэлектролитная межфазная прослойка (SEI), традиционно обладает твердой, но при этом хрупкой структурой, из-за чего он может растрескаться под воздействием давления. Появление трещин приводит к неравномерному накоплению лития и, как следствие, к уменьшению продолжительности эксплуатации твердотельной батареи.

Вместо повышения прочности слоя SEI, ученые разработали более эластичный защитный слой. Применение материалов на основе серебра (сульфид серебра Ag₂S и фторид серебра AgF) позволило создать структуру, способную к небольшим деформациям без разрушения. Подобная гибкость, по мнению исследователей, способствует сохранению устойчивости и обеспечивает свободное перемещение ионов лития.

В процессе тестирования батареи с инновационным покрытием демонстрировали работоспособность более 4500 часов в условиях высокой нагрузки и поддерживали стабильность в течение 7000 часов при температуре -30 °C, что является критическим фактором, приводящим к неисправности других твердотельных аккумуляторов (!).

В этой конструкции используются как мягкие, так и жесткие материалы, расположенные слоями. По заявлению разработчиков, это позволяет уменьшить внутренние напряжения, избежать образования трещин и обеспечить равномерное распределение лития в процессе зарядки и разрядки.

Проект получил поддержку со стороны Национального фонда естественных наук Китая, Национальной программы ключевых исследований и разработок, а также Шэньчжэньского плана научно-технических инноваций. Данная работа демонстрирует перспективный подход к повышению устойчивости твердотельных аккумуляторов в неблагоприятных условиях, что может ускорить их внедрение в коммерческое производство и более широкое распространение».

\u0413\u0440\u0443\u043f\u043f\u0430 \u0443\u0447\u0435\u043d\u044b\u0445 \u0438\u0437 \u0428\u044d\u043d\u044c\u0447\u0436\u044d\u043d\u044c\u0441\u043a\u043e\u0439 \u043c\u0435\u0436\u0434\u0443\u043d\u0430\u0440\u043e\u0434\u043d\u043e\u0439 \u0430\u0441\u043f\u0438\u0440\u0430\u043d\u0442\u0443\u0440\u044b \u0423\u043d\u0438\u0432\u0435\u0440\u0441\u0438\u0442\u0435\u0442\u0430 \u0426\u0438\u043d\u0445\u0443\u0430 \u0438 \u0422\u044f\u043d\u044c\u0446\u0437\u0438\u043d\u044c\u0441\u043a\u043e\u0433\u043e \u0443\u043d\u0438\u0432\u0435\u0440\u0441\u0438\u0442\u0435\u0442\u0430 \u0437\u0430\u0432\u0435\u0440\u0448\u0438\u043b\u0430 \u0440\u0430\u0437\u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u043a\u0443 \u043d\u043e\u0432\u043e\u0433\u043e \u0441\u043f\u043e\u0441\u043e\u0431\u0430 \u043f\u043e\u0432\u044b\u0448\u0435\u043d\u0438\u044f \u043f\u0440\u043e\u0447\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438, \u0434\u043e\u043b\u0433\u043e\u0432\u0435\u0447\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438 \u0438 \u043d\u0430\u0434\u0435\u0436\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438 \u0442\u0432\u0435\u0440\u0434\u043e\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u044b\u0445 \u0430\u043a\u043a\u0443\u043c\u0443\u043b\u044f\u0442\u043e\u0440\u043e\u0432 \u0434\u043b\u044f \u044d\u043b\u0435\u043a\u0442\u0440\u0438\u0444\u0438\u0446\u0438\u0440\u043e\u0432\u0430\u043d\u043d\u044b\u0445 \u0442\u0440\u0430\u043d\u0441\u043f\u043e\u0440\u0442\u043d\u044b\u0445 \u0441\u0440\u0435\u0434\u0441\u0442\u0432 \u0432 \u0443\u0441\u043b\u043e\u0432\u0438\u044f\u0445 \u043d\u0438\u0437\u043a\u0438\u0445 \u0442\u0435\u043c\u043f\u0435\u0440\u0430\u0442\u0443\u0440 \u0438\u043b\u0438 \u0436\u0435 \u0432\u044b\u0441\u043e\u043a\u043e\u0439 \u043c\u043e\u0449\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438. \u0420\u0435\u0437\u0443\u043b\u044c\u0442\u0430\u0442\u044b \u0438\u0441\u0441\u043b\u0435\u0434\u043e\u0432\u0430\u0442\u0435\u043b\u044c\u0441\u043a\u043e\u0439 \u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u044b \u043e\u043f\u0443\u0431\u043b\u0438\u043a\u043e\u0432\u0430\u043b\u0438 \u0432 \u0436\u0443\u0440\u043d\u0430\u043b\u0435 Nature \u043d\u0435\u0441\u043a\u043e\u043b\u044c\u043a\u043e \u0434\u043d\u0435\u0439 \u043d\u0430\u0437\u0430\u0434, \u043e \u0447\u0435\u043c \u043f\u0438\u0448\u0435\u0442 \u043f\u043e\u0440\u0442\u0430\u043b IT-Home<\/a>.<\/p>\n\n\n\n