Чудо-аккумулятор: смартфоны и электрокары будут работать в 3 раза дольше от одной зарядки

В исследовании описывается механизм, подобный "жидкому уплотнителю", который автоматически заполняет крошечные зазоры внутри твердотельного аккумулятора. Он устранит риск утечки или возгорания и позволит использовать чистый металлический литий — материал, способный хранить в 3 раза больше энергии, чем современные аккумуляторы, пишет interestingengineering.com.

Принцип работы новой батареи

В отличие от обычных литий-ионных аккумуляторов, использующих легковоспламеняющиеся жидкие электролиты, твердотельные батареи используют твердый материал для передачи электрического заряда между электродами. Однако есть одна проблема: жесткие слои имеют тенденцию со временем разделяться из-за расширения и сжатия материалов во время зарядки, что нарушает поток электричества и сокращает срок службы аккумулятора.

Чтобы решить эту задачу, ученые ввели ионы йода в твердый электролит. Во время работы батареи ионы мигрируют к границе раздела между электродом и электролитом, образуя тонкий слой, богатый йодом. Слой активно притягивает ионы лития и автоматически заполняет микроскопические трещины и поры, образующиеся в процессе эксплуатации. В результате получили самовосстанавливающийся интерфейс, обеспечивающий плотное соединение слоев без внешнего давления.

Реальное применение нового метода

Для стабильной работы традиционных твердотельных аккумуляторов требуется внешнее давление более 5 мегапаскалей, что составляет примерно 50 атмосфер. Инновация китайских исследователей в корне меняет это. Испытания показали, что прототипы аккумуляторов, созданных с использованием новой самовосстанавливающейся структуры, сохраняли стабильную производительность после сотен циклов зарядки и разрядки.

Данный метод можно внедрить на производстве, ведь он требует меньше материалов и может сделать будущие аккумуляторы более долговечными и удобными для масштабирования.

Технология может произвести революцию в области хранения энергии во многих отраслях. Более высокая плотность энергии означает, что смартфоны могут работать без подзарядки в течение нескольких дней, а электромобили и самолеты могут проезжать на одной зарядке в 2-3 раза большее расстояние, чем современные модели, пишет СМИ.

Китайские исследователи предупредили, что их технология все еще находится на ранней стадии разработки. Аккумуляторы большой емкости, способные выдерживать тысячи циклов зарядки, потребуют дополнительных испытаний и доработок.