Учёные из Корейского института электротехнологических исследований (KERI) совместно с Национальным технологическим институтом Кумо и Университетом Инха представили новую разработку в области твердотельных аккумуляторов (SSB). В статье, опубликованной в журнале Joule, исследователи описывают создание новых анодных материалов на основе сплавов олова (Sn), которые демонстрируют высокую электрохимическую стабильность и производительность.
Твердотельные аккумуляторы (SSB) представляют собой перспективную альтернативу традиционным литий-ионным аккумуляторам, поскольку они используют твёрдый электролит вместо горючего жидкого электролита, что снижает риск возгорания или взрыва. Однако SSB требуют более продвинутых технологий для обеспечения электрохимико-механической стабильности во время процессов зарядки и разрядки.
Анодные материалы, предложенные исследователями, представляют собой сплавы на основе олова (Sn), в частности FeSn2. Анализ механических свойств показал, что FeSn2 демонстрирует уменьшение размера частиц из-за реакций рекомбинации во время повторной зарядки и разрядки, что приводит к образованию плотного и однородного электрода.
Исследовательская группа разработала тестовый элемент SSB для проверки технологии, используя анод FeSn2, катод NCM622 и сульфидные твёрдые электролиты (Li6PS5CI). В результате была достигнута ёмкость 15,54 мАч/см2, что в пять раз выше, чем у обычных литий-ионных аккумуляторов.
Кроме того, были проведены высокоскоростные зарядка и разрядка в течение более 1000 циклов в трёхминутных (плотность тока 20С) и шестиминутных (плотность тока 10С) условиях, после чего удалось зарегистрировать сохранения ёмкости более 70-80%.
Юн-Чеол Ха, директор Центра исследований аккумуляторов нового поколения в KERI, отметил: «Наше достижение имеет большое значение, поскольку оно отходит от традиционного акцента на литий и кремний в исследовании анодных материалов для однослойных аккумуляторов, демонстрируя огромный потенциал анодных материалов из сплавов на основе олова».
Профессор Чол-Мин Пак из Национального технологического института Кумо добавил: «Благодаря разработке стабильных высокопроизводительных анодных материалов, которые превосходят существующие ограничения, мы стремимся внести свой вклад в коммерциализацию негорючих твердотельных аккумуляторов».
Эта разработка имеет значительные перспективы для создания более безопасных и эффективных аккумуляторов для различных применений, включая электромобили и портативные электронные устройства.