Специалисты Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН улучшили твердый электролит для литийионных аккумуляторов нового поколения. Для этого они воспользовались жидким стеклом на основе трех компонентов.
По словам ученых, твердотельные электролиты потенциально эффективнее и лучше классических жидких: они стабильнее и долговечнее, не могут вытечь. Однако керамика, из которой они изготавливаются, плохо смачивается литием, из-за чего заряженные частицы хуже передвигаются в аккумуляторе.
Чтобы устранить проблемы, присущие твердотельному электролиту, научный коллектив использовал тройное жидкое стекло. Испытывали два состава: на основе оксидов лития (Li2O), иттрия (Y2O3) и кремния (SiO2), а также на основе оксидов лития, кремния и бора (B2O3).
Неорганические стекла способны заполнять поры керамических материалов, обладают хорошими тепловыми и механическими характеристиками, отлично проводят заряженные частицы. В улучшенном электролите транспорт заряженных частиц лития осуществляется по зернам керамики и стеклу в ее порах.
Евгения Ильина
И. о. заведующей лабораторией химических источников тока Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН
Как показали исследования, электролит из керамики и стекла лучше проводит заряженные частицы и смачивается литием. Сквозь него не растут дендриты — твердые литиевые структуры, которые возникают по мере зарядки и разрядки аккумулятора и могут привести к короткому замыканию.
В планах ученых — решить проблему формирования границы между твердым электролитом и твердым электродом для создания твердотельного аккумулятора.
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».