Несмотря на существенный прогресс в разработке традиционных литий-ионных элементов питания, они остаются объемными, тяжелыми и огнеопасными — не лучшее сочетание качеств для наземного или воздушного транспорта. Китайские ученые представили новую технологию твердотельных литиевых батарей, которая обещает сделать аккумуляторы безопасными и очень недорогими.
Замена жидкого электролита в литий-ионных батареях на твердый могла бы сократить время зарядки, улучшить производительность и повысить безопасность аккумулятора, но серийному выпуску твердотельных батарей мешают высокая стоимость материалов и производства. Специалисты из Научно-технического университета Китая разработали твердый электролит, который может решить эти проблемы, сообщает SCMP.
Ученые использовали новый подход, поиском которого ведущие мировые разработчики занимались свыше десяти лет. Крупные компании вроде Toyota или Samsung вкладывали значительные суммы в исследования подходящих твердотельных электролитов из трех основных компонентов: оксидов, сульфидов и хлоридов. Сульфиды считаются наиболее перспективными ввиду превосходной производительности, но стоят слишком дорого.
По мнению Ма Чэна, руководителя группы исследователей, стоимость производства коммерчески выгодного электролита для твердотельной батареи не должна превышать $50 за килограмм. Сульфидные электролиты обычно обходятся в четыре раза дороже, примерно в $195 за кг. Попытки снизить расходы предпринимаются, но серьезных результатов не дают.
Команда Ма разработала новый сульфидный электролит, который не требует сульфида лития в качестве сырья. LPSO — так он был назван — это синтезированный материал из двух недорогих компонентов, цена которых не превышает $15 за кг. Это менее 8 % от стоимости сырья других типов твердых электролитов из сульфидов.
Прототип LPSO из нового материала и металлического лития выдержал свыше 4200 циклов стабильной работы при комнатной температуре. Разработчики рассчитывают улучшить показатели производительности.
Разработчики подчеркнули, что снижение затрат не сопровождается потерей качества. Все преимущества наиболее производительных видов сульфидов сохраняются, в том числе, высокая совместимость анода, которая отвечает за стабильность. Также LPSO хорошо совмещается с анодами высокой плотности (литием или кремнием).
