Китайські інженери продовжили термін служби літієвої батареї до 20 000 циклів зарядки

Твердотільні літієві акумулятори можуть замінити літій-іонні батареї, що використовуються в електромобілях і енергосистемах, вважають розробники.

Дослідники з Інституту біоенергетики та біотехнологій Циндао (QIBEBT) у Китаї розробили інноваційну модифікацію катода для твердотільних літієвих батарей. Технологія підвищує щільність енергії та життєвий цикл пристроїв. Твердотільні акумулятори можуть у майбутньому замінити літій-іонні, вважають розробники.

Сучасні твердотільні літієві батареї стикаються з проблемами через гетерогенні композитні катоди, які вимагають електрохімічно неактивних добавок для поліпшення провідності. Ці добавки, хоча й необхідні, знижують щільність енергії та термін служби батарей через їхню несумісність із шаруватими оксидними катодами, які піддаються деформації під час роботи.

Дослідники розробили рішення: стратегію гомогенізації катода з використанням матеріалу LTG0.25PSSSe0.2 з нульовою деформацією. Він демонструє чудову змішану іонну та електронну провідність, забезпечуючи ефективне перенесення заряду протягом усього процесу заряджання та розряджання без необхідності використання провідних добавок.

Щоб продемонструвати, що матеріал покращує продуктивність батареї, дослідники протестували прототип, виготовлений з використанням однорідного катода. Тести показали, що батареї мали питому ємність 250 мАг/г. Це більше, ніж 100-200 мАг/г у стандартних літій-іонних батареях.

На рівні комірки однорідний катод забезпечував високу щільність енергії 390 Вт-год/кг проти 200-300 Вт-год/кг у літій-іонних акумуляторах. Поряд із чудовими ємностями, дослідники відзначають, що катод змінювався лише на 1,2% об’єму за 20 000 циклів заряджання і розряджання за кімнатної температури.

Недоліки літій-іонних акумуляторів, такі як чутливість до екстремальних температур і ризик загоряння, а також відносно короткий життєвий цикл, стають вузьким місцем для розвитку зеленої енергетики та поширення електромобілів. Твердотільні батареї можуть вирішити цю проблему, вважають вчені.