Команда ученых из Гарварда под руководством Синь Ли, доцента кафедры материаловедения, разработала твердотельную батарею, которая может прослужить практически десять лет без потери качества (6 000 циклов зарядки) и заряжаться за 10 минут. В созданном ими прототипе литиевый компонент окружает частицу кремния, "как твердая шоколадная оболочка вокруг ядра лесного ореха", - сообщил Синь Ли, вдохновлённый конфетами Ferrero Rocher.
Синь Ли утверждает, что им удалось избежать формирования вредных дендритов на поверхности лития твердотельных батарей, которые проникают в твердый электролит и достигают противоположного электрода, вызывая короткое замыкание. Это стало возможным, потому что они ограничили реакцию литиации самой поверхностью электрода, что значительно увеличило срок службы и скорость зарядки прототипа батареи.
Как объясняют ученые, «вместо сильного легирования Li-Si на обычной границе перехода между твердым телом и жидкостью, реакция литирования Si микрометрового размера может быть значительно сужена на границе твердого тела, так что она теперь происходит только на тонких поверхностных участках частиц Si благодаря диффузионно-лимитированному механизму, инициируемому самой реакцией».
Используя вычислительный подход для прогнозирования взаимодействия материалов, команде Гарварда удалось добиться "быстрого циклирования металлического лития при высокой емкости поверхности, что очень важно для применения в твердотельных батареях". Лицензия на эту технологию была передана дочерней компании Гарвардской группы по прикладным исследованиям аккумуляторов Adden Energy, которая в настоящее время разрабатывает твердотельную батарею размером с телефон на основе этого открытия.
По словам соучредителя компании Tesla Джей Би Штраубела, чья компания сейчас перерабатывает до 10 ГВт*ч аккумуляторов в год, срок службы нынешних батарей для электромобилей составляет около 15 лет. Благодаря новому открытию Гарвардского университета твердотельные батареи смогут в несколько раз превзойти этот показатель, что значительно увеличит срок службы устройства и в будущем изменит рынок подержанных автомобилей.