Твердотельный аккумулятор: 100-килограммовая батарея позволяет преодолевать более 1000 км

По сообщению Центрального телевидения Китая (CCTV) от 16 октября, китайские исследовательские группы добились значительного прогресса в устранении одного из основных технических недостатков полностью твердотельных литий-металлических аккумуляторов

Разработка может позволить использовать 100-килограммовый аккумуляторный блок для обеспечения дальности хода более 1000 км (ранее — около 500 км).

Проблема обычных твёрдых электролитов на основе сульфидов заключается в их высокой твёрдости и хрупкости (подобно керамике), в то время как аноды из металлического лития мягкие и податливые. Неоднородная поверхность раздела между этими материалами препятствует переносу ионов, снижая эффективность зарядки и разрядки.

Несколько исследовательских групп в Китае разработали различные подходы для улучшения взаимодействия между электродом и электролитом. В отчёте CCTV выделены три основных метода:

• Метод Института физики Академии наук Китая: использование ионов йода в качестве межфазного «посредника». Во время работы аккумулятора ионы йода мигрируют к границе раздела между электродом и электролитом, притягивая ионы лития и заполняя микроскопические промежутки. Это обеспечивает более тесный контакт между материалами и решает одну из ключевых задач для практичного использования твердотельных аккумуляторов.
• Метод Института исследований металлов при Академии наук Китая: повышение механической гибкости электролита. Исследователи создали полимерный каркас электролита, который улучшает его способность противостоять изгибу и скручиванию, сохраняя структурную целостность. Испытания показали, что модифицированный материал выдерживает 20 000 циклов изгиба и скручивания без повреждений. Дополнительные химические компоненты в структуре улучшили подвижность ионов лития и увеличили ёмкость материала для хранения энергии до 86 %.
• Метод Университета Цинхуа: использование фторированных полиэфирных материалов для упрочнения электролита. Высокая устойчивость фтора к высокому напряжению способствует образованию стабильного слоя фторида на поверхности электрода, предотвращая электрический пробой под напряжением. Модифицированные элементы прошли испытания на прокол и термические испытания при температуре 120 °C без взрыва, продемонстрировав повышенную безопасность и стабильность при высоких уровнях заряда.

Эти достижения свидетельствуют о том, что Китай приближается к этапу, когда можно будет значительно повысить плотность энергии и безопасность твердотельных литий-металлических аккумуляторов. Однако перед коммерческим применением потребуются дополнительные испытания и промышленная валидация.