Более 800 км без подзарядки: мягкий металл снимает ограничения твердотельных аккумуляторов

Американские исследователи из Института Джорджии испытали новую комбинацию металлов в качестве электролита для твердотельных батарей электрических автомобилей.

Ученые смешали литий с натрием, найдя способ уменьшить давление, необходимое для работы этого типа батарей. Это может позволить создавать более легкие и долговечные источники питания для гаджетов и электромобилей.

Твердотельные батареи потенциально имеют большую емкость и более безопасны, чем Li-ion. Поскольку они используют твердый электролит, это делает их работу более стабильной. Однако для их работы необходимо поддерживать высокое давление. Металлические пластины, обеспечивающие это давление, часто тяжелее и объемнее самой батареи.

Группа исследователей во главе с научным сотрудником Технологического института Джорджии Сон Гин Юном установила, что ограничения можно обойти за счет добавления к литию натрия. Натрий не участвует в электрохимических процессах, однако за счет мягкости способен улучшать производительность лития. В паре с литием он легко деформируется при более низком давлении, сохраняя лучший контакт с твердым электролитом, что улучшает общую производительность батареи. 

Для того, чтобы понять, почему натрий-литиевые аккумуляторы демонстрируют лучшую работу, исследователи обратились к биологической концепции морфогенеза — способа, которым организмы достигают развития под влиянием локальных условий. Ученые обнаружили, что натрий ведет себя как деформирующаяся фаза, приспосабливаясь к структурным изменениям во время использования батареи.

Новое исследование открывает двери к созданию более эффективных аккумуляторов для смартфонов и других гаджетов, а также батарей для электрокаров, позволяющих им проезжать до 800 км на одном заряде. Несмотря на то, что перед коммерциализацией еще придется решить ряд проблем, группа ученых продолжает испытывать новые материалы

Их цель — сделать твердотельные батареи более конкурентоспособными по сравнению с Li-ion. Возможность уменьшить необходимое давление без ущерба для энергоемкости открывает новые возможности для масштабирования твердотельных аккумуляторов.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science

Источник: Interesting Engineering