Австралийские ученые превратили обычные промышленные полимеры в твердотельные электролиты для литиевых батарей. Разработка открывает путь к созданию более емких и безопасных аккумуляторов.
Ученые из Института передовых материалов сообщили о прорыве в создании «первого чистого и функционального образца безжидкостного и эффективного транспорта ионов лития в научном сообществе». Вместо летучих жидкостей, которые обычно применяют в современных батареях и которые могут привести к возгоранию аккумулятора, они использовали твердый полимер, слабо взаимодействующий с ионами лития.
Если индустрия запустит его в массовое производство, считает руководитель исследовательской группы Чэнь Фанфан, в будущем устройства с батареями можно будет безопасно сдавать в багаж самолета, а пассажиры электромобилей не будут подвергаться риску пожара.
Помимо безопасности, новый твердотельный полимерный электролит позволит, наконец, выпускать батареи с анодом из лития.
Это будет прорывом в мире аккумуляторов: по мнению авторов доклада «Тенденции в химии», литиевый анод критически важен для повышения емкости литиевых батарей. Сейчас именно его отсутствие сдерживает распространение электрических автомобилей, самолетов и портативной электроники.
Такой анод мог бы вдвое увеличить емкость литиевых батарей, показатель которой сейчас равен примерно 250 Вт*ч/кг (аккумулятор Tesla Model 3, один из лучших в индустрии). 500 Вт*ч/кг — это возможность существенно увеличить дальность пробега или снизить массу и цену батареи, при этом добавив динамики.
Еще одно преимущество: ученые использовали только уже существующие полимеры, а значит, производство таких батарей не потребует серьезного переоснащения фабрик.
Сейчас Чэнь и его коллеги тестируют свое изобретение в батарейках для часов и готовятся начать испытания аккумуляторов для мобильных телефонов. По их завершении австралийские исследователи начнут поиск коммерческих партнеров для выхода на рынок.
Новую электролитную смесь и простую присадку для литий-ионных аккумуляторов следующего поколения разработали недавно ученые США. Она позволяет заменить графитовый анод на кремниевый, что увеличит емкость, срок службы и безопасность батарей.
Напомним, что у литий-ионных батарей может вскоре появиться более безопасная и дешевая альтернатива — аккумуляторы на основе кальция.
