ПЕКИН – Китайски учени наскоро постигнаха значителен напредък в преодоляването на критичните препятствия в твърдотелните батерии, издигайки тяхната производителност до нови висоти.

Батериите в твърдо състояние, широко считани за следващото поколение технология за литиеви батерии, притежават обещаващ потенциал за приложения в нови енергийни превозни средства и авиация на ниска надморска височина.

Преди 100-килограмова батерия можеше да захрани превозно средство за около 500 километра, но скорошни пробиви обещават да разширят този обхват над 1000 километра.

В сърцето на батерията са литиеви йони, които действат като „доставчици“, прехвърляйки електрони между положителните и отрицателните електроди. Твърдият електролит служи като „път“ за тези йони.

Въпреки това, в конвенционалните твърдотелни батерии електролитите на основата на сулфид са твърде твърди, докато литиевите метални електроди са твърде меки. Когато тези материали взаимодействат, неравномерният контакт създава съпротивление, възпрепятства движението на йони и намалява ефективността – дългогодишно препятствие за комерсиализацията.

За да се справят с това, китайски изследователски екипи са разработили иновативни решения, които безпроблемно преодоляват празнината между твърди и меки материали, осигурявайки по-гладък транспорт на йони и подобрена производителност.

Един подход от Института по физика, Китайската академия на науките (CAS) използва йодни йони като форма на специално „лепило“. По време на работа тези йони мигрират към интерфейса между електрода и електролита, където привличат литиеви йони, за да запълнят микроскопични празнини и пори.

Този самовъзстановяващ се механизъм създава плътно свързан интерфейс, ефективно преодолявайки една от най-устойчивите бариери пред практичността на твърдотелните батерии.

Учени от Института за изследване на металите на CAS са дали на електролитите „гъвкава трансформация“. Чрез изграждането на базиран на полимер скелет те създадоха батерия, която остава напълно функционална дори след като е била огъната 20 000 пъти или усукана.

Този дизайн не само предлага изключителна издръжливост, но също така включва специализирани химически добавки в гъвкавата рамка – някои за ускоряване на транспорта на литиеви йони, а други за улавяне на допълнителни йони – като по този начин увеличават капацитета за съхранение на енергия с 86 процента.

В друга разработка екип от университета Цинхуа е въвел техника за подсилване с флуор. Те модифицираха електролита с флуорирани полиетерни материали, използвайки високата устойчивост на флуора към напрежение, за да образуват защитен слой върху повърхността на електрода. Този богат на флуорид щит предотвратява разграждането на електролита под високо напрежение.

В резултат на това батериите, включващи тази технология, са преминали строги тестове за безопасност, включително проникване на пирон и излагане на температури от 120 градуса по Целзий, без да се запалват или експлодират, като по този начин се гарантира както висока производителност, така и безопасност.

Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта