Исследователи из Токийского университета науки и корпорации Денсо разработали новый вид твердотельного электролита для твердотельных литий-ионных аккумуляторов, который обещает высокую безопасность, проводимость и работоспособность в широком диапазоне температур.
Группа японских ученых совершила значительный прорыв в разработке твердотельных литий-ионных (Li-ion) батарей, представив новый стабильный и высокопроводящий литиево-ионный проводник с пирохлорной структурой. Батареи на основе этих твердотельных электролитов будут обладать повышенной пожаробезопасностью, высокой плотностью энергии и переносного числа по сравнению с батареями на жидких электролитах, что делает их привлекательными для применения в электромобилях и других устройствах.
Ключевым отличием нового материала является его устойчивость к воздействию воздуха и влаги, а также высокая ионная проводимость, превосходящая показатели уже известных оксидных твердотельных электролитов. В рамках исследования, опубликованного в журнале Chemistry of Materials, был разработан конкретный состав Li1.25La0.58Nb2O6F с объемной ионной проводимостью 7.0 мS см⁻¹ и общей ионной проводимостью 3.9 мS см⁻¹ при комнатной температуре.
Новый материал сохраняет проводимость даже при температуре –10°C, что равно показателям стандартных оксидных электролитов при комнатной температуре. Следовательно, диапазон его рабочих температур составляет от –10 °C до 100 °C, что значительно расширяет область применения.
Особенностью материала также стал механизм ионной проводимости, при котором ионы лития последовательно перемещаются, изменяя связи с ионами фтора в структуре пирохлора. Эти изменения затрагивают местные стабильные и метастабильные позиции, что обеспечивает высокую ионную подвижность.
Этот прорыв открывает новые возможности для создания более безопасных и высокоэнергетических твердотельных аккумуляторов без риска утечки электролитов или выделения токсичных газов, характерных для сульфидных батарей. Материал подходит для применения в электромобилях, благодаря способности работать в широком диапазоне температур и поддерживать быструю зарядку. Кроме того, материал представляет интерес для миниатюризации аккумуляторов, бытовой техники и медицинских устройств благодаря своей стабильности и безопасности при повреждениях.
Источник:
DOI: 10.1021/acs.chemmater.3c03288
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!
