Твердотельные аккумуляторы сейчас считаются для производителей как следующий большой шаг в развитии электромобилей. Всё это из-за их потенциала, который помогает в улучшение характеристик автомобиля, безопасности и времени перезарядки.

Тем не менее есть ещё несколько технологических и научных проблем, которые необходимо решить, прежде чем эти батареи смогут выйти на рынок и быть доступными для подавляющего большинства электромобилей.

Одной из основных проблем, с которыми сталкиваются твердотельные батареи, является их небольшая долговечность, поскольку повторяющиеся изменения их кристаллической структуры могут вызвать необратимые изменения, сокращающие срок их службы.

Новый катод для твердотельных аккумуляторов

Теперь же, группа учёных из LIBTEC, Япония, разработала новый материал положительного электрода, который может помочь ускорить разработку твердотельных батарей.

В исследование указано, что новый материал положительного электрода состоит из бинарной системы, которая в свою очередь состоит из титаната лития (Li2TiO3) и диоксида лития-ванадия (LiVO2). Всё это измельчается до частиц размером в нанометры и обеспечивает высокую производительность и стабильность. Кроме того, материал обладает особым свойством, отличающим его от других материалов положительного электрода: его объём практически не меняется в процессе зарядки и разрядки, что способствует сохранению его стабильности и увеличению срока службы.

Новый материал положительного электрода также имеет другие преимущества, такие как высокая эффективность зарядки и низкое внутреннее электрическое сопротивление, что позволяет накапливать большее количество энергии и повышать эффективность разряда.

Меньше деградации и производительности

Ученые также показали, что материал обладает высокой устойчивостью к деградации, что делает его идеальным для использования в высокоэнергетических твердотельных батареях.

Новый катод был испытан в твердотельной ячейке, объединённой с соответствующим твёрдым электролитом и отрицательным электродом (анодом). Результаты были очень многообещающими, так как элемент показал замечательную емкость 300 мАч/г без ухудшения характеристик в течение 400 циклов зарядки и разрядки.

Этот вывод очень актуален для компаний, разрабатывающих твердотельные аккумуляторы, поскольку "он может значительно снизить стоимость аккумуляторов, а следовательно и цены на сами электрокары", — говорит профессор Шарма, ведущий специалист LIBTEC.

Твердотельные батареи разрабатываются несколькими ведущими компаниями, но до их вывода на рынок осталось ещё несколько лет

Исследователи также считают, что путём дальнейшего совершенствования размерно-неизменных электродных материалов вскоре можно будет производить батареи, которые будут достаточно хороши для электромобилей с точки зрения цены, безопасности, ёмкости, скорости зарядки и срока службы.

Подводя итог, можно сказать, что разработка высокопроизводительных твердотельных аккумуляторов с длительным сроком службы может решить многие текущие проблемы электромобилей.