Исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM) и TUMint.Energy Research представили инновационный материал для твердотельных батарей, который передает литий-ионы на 30% быстрее, чем любые известные аналоги. Данный прорыв устанавливает новый мировой рекорд по ионной проводимости, обещая более быстрые, безопасные и эффективные батареи. Этот материал, разработанный под руководством профессора Томаса Фэсслера, уже запатентован и может стать основой для будущих энергохранилищ.
Команда разработала уникальный материал из лития, сурьмы и скандия, заменив часть атомов лития скандием в соединении литий-антимонида. Это структурное изменение создало микро «пустоты» в кристаллической решетке, которые ускоряют движение литий-ионов. В результате, достигается рекордная проводимость, что повышает скорость зарядки и эффективность батарей. Подтверждение достижению было получено от кафедры технической электрохимии TUM под руководством профессора Хуберта Гастейгера, которые адаптировали свои методики измерения для учета электрической проводимости нового материала.
Твердотельные батареи считаются перспективой в энергетике: они безопаснее, легче и долговечнее, чем литий-ионные батареи с жидкими электролитами. Новый материал не только ускоряет движение ионов, но и обладает термической стабильностью, что снижает риск возгорания. Производство возможно с использованием стандартных химических процессов, что упрощает его масштабирование.
Структурные «пустоты» выступают как «прямые трассы» для движения литий-ионов, позволяя им перемещаться быстрее, чем в других твердых материалах. Это увеличивает скорость зарядки и эффективность хранения. Уникальность материала в его способности проводить и ионы, и электроны, что делает его идеальным для применения в электродах. Ведущий автор исследования Цзинвэнь Цзян отметил, что концепция применима и к другим системам, например, литий-фосфорным, и требует лишь одного дополнительного элемента — скандия, в отличие от предыдущих материалов с пятью добавками.
По мнению профессора Фэсслера, это открытие может стать основой для создания новых материалов с высокой проводимостью. Разработка уже запатентована благодаря её потенциалу в электромобилях и электронике. Ученые открыли новый класс веществ, которые могут повысить проводимость во многих литиевых материалах, упрощая их структуру.
Несмотря на успех, материал требует дальнейших испытаний для подтверждения его пригодности в реальных условиях. Ученым предстоит оценить долговечность, масштабируемость и совместимость с текущими технологиями. Команда TUM намерена продолжить исследования для адаптации материала к промышленному производству.
Источник: iXBT
