Понад 800 км без заряджання: м’який метал знімає обменження твердотілих акумуляторів

Американські дослідники з Інституту Джорджії випробували нову комбінацію металів у якості електроліту для твердотілих батарей єлектричних автівок.

Науковці змішали літій з натрієм, знайшовши спосіб зменшити тиск, необхідний для роботи цього типу батарей. Це може дати змогу створювати більш легкі та довготривалі джерела живлення для гаджетів та електромобілів.

Твердотілі батареї потенційно мають більшу ємність і більш безпечні за Li-ion. Оскільки вони використовують твердий електроліт, це робить їх роботу стабільнішою. Однак для їхньої роботи необхідна підтримка високого тиску. Металеві пластини, що забезпечують цей тиск, часто більш важкі та об’ємніші за саму батарею.

Група дослідників на чолі з науковим співробітником Технологічного інституту Джорджії Сон Гін Юном встановила, що обмеження можна обійти за рахунок додавання до літію натрію. Натрій не бере участі в електрохімічних процесах, однак за рахунок м’якості здатен покращувати продуктивність літію. У парі з літієм він легко деформується при нижчому тиску, зберігаючи кращий контакт із твердим електролітом, що покращує загальну продуктивність батареї. 

Для того, аби зрозуміти, чому натрій-літієві акумулятори демонструють кращу роботу, дослідники звернулись до біологічної концепції морфогенезу — способу, у який організми досягають розвитку під впливом локальних умов. Науковці виявили, що натрій поводиться як фаза, що деформується, пристосовуючись до структурних змін під час використання батареї.

Нове дослідження відкриває двері до створення більш ефективних акумуляторів для смартфонів та інших гаджетів, а також батарей для електрокарів, що дозволятимуть їм проїзджати до 800 км на одному заряді. Незважаючи на те, що перед комерціалізацією ще доведеться вирішити низку проблем, група науковців продовжує випробовувати нові матеріали.

Їхня мета — зробити твердотільні батареї більш конкурентоспроможними порівняно з Li-ion. Можливість зменшити необхідний тиск без шкоди для енергоємності відкриває нові можливості для масштабування твердотільних акумуляторів.

Результати дослідження опубліковані у журналі Science

Джерело: Interesting Engineering