Твердотельные батареи с анодом из металлического лития обладают значительно более высокой плотностью энергии, по сравнению с литий-ионными элементами питания. Но, к сожалению, они подвержены разрушительному воздействию дендритов, кристаллических отростков, которые снижают их стабильность и безопасность. Специалисты из Канады и США разработали твердотельный электролит, поддерживающий стабильность цикла зарядки и разрядки.
Главное ограничение роста рынка электромобилей, по мнению исследователей, в ограниченном запасе хода современных аккумуляторов. В первую очередь, это объясняется низкой — около 300 Вт*ч/кг — плотностью энергии литий-ионных батарей. Твердотельные литий-металлические батареи могут достигать 500 Вт*ч/кг и обеспечивать запас хода более 1000 км.
До сих пор развитию литий-металлических батарей мешало отсутствие надежных и производительных твердотельных электролитов, пишет Phys. Таким образом, главной задачей ученых из Западного университета и Университета штата Мэриленд стала разработка нового электролита, сочетающего высокую стабильность по отношению к металлическому литию с высокой ионной проводимостью.
Исследователи начали с нитридов, материала с достаточно высокой стабильностью, но низкой ионной проводимостью. И разработали на их основе β-Li3N. В предварительных испытаниях электролит продемонстрировал 100-кратное увеличение ионной проводимости и большую стабильность по сравнению с имеющимися видами нитридов лития.
Благодаря дефектам в кристаллической структуре, таким как вакантные места, ученые смогли снизить энергетические барьеры и повысить количество подвижных ионов лития. Этот материал поможет преодолеть ограничения, свойственные производительным твердотельным батареям, утверждают авторы исследования.
