Международная научная группа разработала композитный гель-полимерный электролит для аккумуляторов. Исследования показывают, что он позволит создать безопасные высокомощные батареи для электромобилей, гаджетов и систем хранения энергии. В литий-ионных аккумуляторах ионы лития перемещаются между анодом и катодом через электролит, который может быть жидким или твердотельным. Жидкий производительнее и может выдавать большую мощность, но довольно легко воспламеняется (также есть риск разгерметизации). Твердотельный электролит надёжнее, но демонстрируют существенное падение энергии на высоких скоростях заряда-разряда. Из-за этого производители электроники вынуждены выбирать между мощностью и безопасностью устройства. В общем, дилемма инженеров понятна: удобно, но с риском, или надёжно, но неудобно? Учёные из МГУ, МФТИ, Гос.университета "Дубна" и др. учреждений России и Китая решили совместить достоинства обоих типов электролитов. Оказалось, что наилучшим решением будет использование наноразмерных твердоэлектролитных частиц состава Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3. Частицы равномерно распределились в полимерной матрице даже при низкой концентрации. Это значительно повысило механическую прочность и обеспечило быстрый транспорт ионов лития. «Перед нами возникла новая задача: эффективный синтез этих керамических проводящих по иону лития частиц. Существующие методы низкоэффективные и требуют более 10 часов синтеза, что не позволяет получать чистый материал с размером частиц менее 100 нм. Наша команда разработала инновационный пламенный золь-полимерный метод», — Олеся Капитанова, к.х.н., соавтор исследования. Эксперименты с новым электролитом продемонстрировали очень хорошие результаты. 1️⃣ Стабильность при высоких температурах: материал сохраняет форму и структуру даже при 180°C. В таких условиях коммерческие электролитные сепараторы не выдерживают и разрушаются, приводя к короткому замыканию аккумулятора. 2️⃣ Прочность и долговечность: новый электролит не уступает по прочности коммерческому аналогу, что является необходимым критерием при производстве и эксплуатации аккумуляторов. 3️⃣ Высокая скорость заряда-разряда: тестирование показало, что аккумуляторы сохраняют 85% ёмкости после 500 циклов быстрого перезаряда (4C). Более того, устройства оставались эффективными даже при сверхвысокой скорости разряда (10C). Для коммерческих аккумуляторов такой режим является серьёзной нагрузкой, что зачастую приводит к деградации характеристик. Остаётся надеяться, что разработка будет внедрена, а не останется бумажной статьёй. #литий