Российские исследователи совместно с коллегами из Китая модернизировали керамический электролит и создали для него защитное покрытие, что повысило безопасность и срок службы перспективных твердотельных аккумуляторов. Об этом сообщили в пресс-службе научного центра «Идея».
В сообщении уточняется, что специалисты научного центра «Идея» вместе с учеными МГУ имени М. В. Ломоносова, Сианьского университета Цзяотун (Китай) и Государственного университета «Дубна» разработали новый керамический электролит и двухслойный защитный интерфейс. Решение направлено на устранение ключевой проблемы литиевых твердотельных батарей и приближает их к практическому применению.
В пресс-службе подчеркнули, что твердотельные аккумуляторы считаются одним из наиболее перспективных направлений в сфере накопителей энергии. Среди наиболее подходящих материалов выделяются керамические электролиты на основе фосфатов лития, алюминия, титана и германия со структурой NASICON. Однако при взаимодействии с металлическим литием в них запускаются реакции, приводящие к образованию литиевых дендритов — тонких металлических структур, способных прорастать через керамику и вызывать короткие замыкания. Дополнительные риски связаны с микротрещинами и порами, возникающими в процессе производства керамики.
Для решения этих проблем ученые изменили структуру керамического электролита. Было предложено смешивание порошков с крупными и мелкими частицами, что позволило получить более плотный и прочный материал. В сочетании с интерфейсом он приобрел повышенную химическую и электрохимическую устойчивость, термическую стабильность и более высокий уровень безопасности и долговечности. Также разработан тонкий двухслойный защитный барьер между керамическим электролитом и литиевым анодом, который предотвращает разрушение керамики и образование дендритов, вызывающих короткие замыкания.
По данным пресс-службы, аккумуляторы с новым защитным слоем стабильно работали свыше 1,4 тыс. часов, что примерно в два раза превышает показатели систем без защиты. После 100 циклов заряд-разряд они сохраняли 95% емкости при кулоновской эффективности 99,9%.
Отдельно отмечено, что при нагреве до 300 градусов Цельсия образцы без защитного покрытия разрушались из-за побочных химических реакций, тогда как модернизированные системы сохраняли целостность и не вступали в реакцию с расплавленным литием.
Научный директор центра «Идея», член-корреспондент РАН Тагир Аушев заявил, что предложенная технология отличается не только эффективностью, но и возможностью масштабирования, что открывает перспективы ее практического применения.
