По мере роста спроса на электромобили увеличивается и интерес к твердотельным аккумуляторам, которые могут прийти на смену небезопасным литий-ионным. Однако их распространению препятствует низкая ионная проводимость полимерных электролитов и недостаточная химическая стабильность сульфидных электролитов. Ученые из Южной Кореи разработали более эффективный вариант полимерного электролита.
В отличие от литий-ионных, полиэлектролитные твердотельные батареи сохраняют стабильность даже в случае аварий и имеют низкий риск возгорания. Вдобавок, при той же массе и размере их энергетическая плотность в 1,5–1,7 раза выше, поэтому они служат дольше.
Новый сополимерный электролит, созданный в Пхоханском университете науки и технологии, способен контролировать свою структуру с помощью электростатических взаимодействий. Такой подход позволяет решить фундаментальную проблему пониженной подвижности ионов в мертвых зонах, которые неизбежно возникают в традиционных двухмерных морфологиях, пишет Science Daily.
Новый электролит был разработан методом управления электростатическим взаимодействием в полимерном электролите в наномасштабе. Ученые синтезировали ряд электролитов с различной силой этих взаимодействий и подтвердили наноструктуру с помощью метода малоуглового рентгеновского рассеяния. Затем исследователи оценили распределение ионов внутри наноструктуры, впервые в Корее проведя моделирование молекулярной динамики. Это позволило им определить распределение заряда при нескольких ангстремах. Именно эта стало ключом к новой трехмерной морфологии с низкой симметрией.
Обычно такая морфология наблюдается в биметаллических соединениях, но не в полимерных электролитах. Вдобавок ученые впервые предложили метод производства твердого электролита с проводимостью в 10 раз выше, чем в двухмерной морфологии.
Исследование, по словам авторов, позволит ускорить процесс коммерциализации твердотельных батарей и разработку безопасных аккумуляторов для чистого транспорта.
Ученые из США сообщают, что преодолели главное ограничение органических твердотельных литиевых батарей. Они повысили энергетическую плотность до 302 Вт*ч/кг. Это на 83% выше, чем у самых современных твердотельных батарей с органическими катодами.
