Батареи без перегрева и деградации: новый китайский электролит решает главные проблемы твердотельных батарей
Ученые из Южно-Китайского педагогического университета разработали новый тип твердотельного полимерного электролита на основе сшитого политетрагидрофурана (poly (THF)). По словам исследователей, материал способен решить сразу несколько ключевых проблем, которые до сих пор мешали коммерциализации твердотельных литий-металлических аккумуляторов.
Изображение сгенерировано ChatGPTТвердотельные батареи рассматриваются как перспективная замена традиционным литий-ионным, поскольку вместо легковоспламеняющегося жидкого электролита в них используется твердая среда переноса ионов. Однако существующие полимерные электролиты имеют ограничения: низкая ионная проводимость, плохой контакт с электродами и разрушение при высоких напряжениях.
Китайские исследователи предложили решение, основанное на методе полимеризации in-situ — формировании электролита прямо внутри батарейной ячейки. Сначала материал вводится в виде жидкого прекурсора, который заполняет все пространство между электродами, а затем затвердевает, формируя плотную и стабильную структуру.
В основе новой системы лежит замена традиционного мономера на тетрагидрофуран (THF), что позволило повысить устойчивость к окислению. Дополнительно ученые использовали сшивающий агент, формирующий трехмерную полимерную сеть. Такая структура создает дополнительные пути для движения ионов лития и повышает ионную проводимость, тем самым нивелируется традиционный компромисс между стабильностью и проводимостью.
Еще одним ключевым компонентом стала литиевая соль LiDFOB, которая выполняет сразу несколько функций: инициирует полимеризацию и формирует защитные слои на электродах. Эти слои предотвращают побочные реакции и повышают долговечность аккумулятора.
В ходе испытаний новый электролит показал стабильную работу в литий-металлических батареях с высоковольтными катодами. Аккумуляторы выдержали сотни циклов заряд-разряд с минимальной потерей емкости.
Разработка сохраняет работоспособность в диапазоне температур от -40°C до +55°C, что делает ее перспективной для применения в электромобилях, электрической авиации (eVTOL) и системах хранения энергии.
Отдельно отмечается, что технология может быть внедрена без серьезной перестройки существующих производственных линий. Метод полимеризации in-situ совместим с текущими процессами выпуска литий-ионных аккумуляторов, что потенциально ускоряет переход к новым типам батарей.
© iXBT
