Безопасность современных литий─ионных аккумуляторов неоднократно подвергалась сомнению из-за многократных случаев возгорания органического электролита. Часть научного сообщества видит решение этой проблемы в тонких пленках из твердотельного керамического электролита SSE (solid-state electrolyte). Благодаря их использованию может быть решена проблема безопасности посредством блокировки дендритов лития, вызывающих короткое замыкание и разогрев. Но при этом сохранится высокая энергетическая плотность литий─ионных аккумуляторов с электролитом SSE.
Фото взято из сети Интернет
Имеющиеся на данный момент плёнки SSE обладают низкой ионной проводимостью, что затрудняет протекание электрического тока и уменьшает мощность аккумулятора. Эта ситуация объясняется плохим качеством имеющихся пленок.
Не так давно исследовательская группа под руководством Liangbing Hu из Мэрилендского университета разработала новую технологию получения пленок SSE. Ими был разработан новый метод печати и спекания этого материала. Они опубликовали свою работу в середине ноября в журнале Science Advances под названием «Печатные высокоэффективные пленки из твердого электролита». Саму технологию назвали метод PRH (printing and radiative heating), что переводится как печать и радиационный нагрев. Она подразумевает технологию печати на основе раствора и последующее быстрое спекание.
В процессе печати можно регулировать толщину и концентрацию подложки. По новой технологии можно на получить высококачественную пленку SSE в результате секундного спекания при температуре 1500 С. Это обеспечивает высокую кристалличность материала и минимальные потери лития. Благодаря такому подходу, получается плотная однородная структура пленки SSE с необходимой проводимостью ионов. Авторы исследования отмечают, что весь процесс изготовления плёнки занимает около 5 минут. Это почти в 100 раз быстрее, чем стандартные методы, используемые сейчас.
Исследователи продемонстрировали свой концептуальный метод и показали пленку SSE, имеющую высокую проводимость ионов и обладающую хорошей стабильностью при циклической работе. По словам исследователей, новый метод PRH допускает использование в других системах и может быть использован для получения других керамических пленок. Это открывает ученым новые возможности в производстве твердотельных безопасных аккумуляторов на основе тонких пленок.
