Исследователи из Института инноваций SENAI в области электрохимии в Куритибе (Бразилия) разработали новый подход к созданию более безопасных литий-ионных аккумуляторов. Результаты их работы демонстрируют возможность замены жидких электролитов на твёрдые композитные материалы без потери эффективности.

Литий-ионные батареи считаются ключевым элементом в удовлетворении растущих энергетических потребностей и снижении зависимости от ископаемого топлива. Однако их широкое коммерческое использование ограничено проблемами безопасности, связанными с применением жидких электролитов, которые могут протекать или даже взорваться при перегреве.

Иллюстрация зарядки твердотельного аккумулятора.  Источник: Shirley Reis

Ширли Рейс и её коллеги разработали специальную смесь керамических и полимерных электролитов, создав композитный материал, который может успешно заменить жидкие электролиты.

«В рамках 5-летнего партнёрства между нашим институтом и Бразильской металлургической и горнодобывающей компанией (CBMM) основная цель нашего исследования — обеспечить использование сырья на основе ниобия для следующего поколения литий-ионных батарей», — поясняет Рейс.

Исследователи создали композит, включающий оксид граната ниобия, легированный цирконием, и полимер полиэтиленоксид. Эксперименты показали, что новый материал обладает хорошей гибкостью, высокой проводимостью литий-ионов и стабильностью при высоком напряжении. Важно, что батарея сохраняла большую часть своей первоначальной ёмкости после множества циклов зарядки и разрядки.

«Результаты весьма многообещающие и указывают на возможность использования высоконикелевых катодов в полностью твердотельных батареях для увеличения их энергетической плотности», — отмечает Рейс.

Учёные уверены, что их разработка имеет большой потенциал для будущего твердотельных литий-ионных аккумуляторов. «Рост рынка литий-ионных батарей во всём мире открывает новые возможности для разработки материалов и технологий, улучшающих характеристики аккумуляторов», — заключает Рейс, добавляя, что полученные результаты соответствуют современным научным данным и помогут улучшить понимание использования композитных электролитов в твердотельных батареях с высоконикелевыми катодными материалами.

Подробнее на iXBT