Разработан надежный и продуктивный сульфидный твердый электролит для электромобилей

Исследовательская команда из Технологического университета Тоёхаси и Осакского университета представила инновационный метод жидкофазного синтеза для разработки твёрдого электролита на базе сульфида Li₁₀GeP₂S₁₂. Этот метод демонстрирует практическую ионную проводимость при комнатной температуре и может способствовать созданию более безопасных и эффективных батарей нового поколения для электромобилей (ЭМ).

Сульфидные твёрдые электролиты, как Li₁₀GeP₂S₁₂, представляют собой перспективные материалы для будущих батарей, благодаря своей высокой безопасности и выходным характеристикам. Тем не менее, их нестабильность и потребность в синтезе в бесконтактной с воздухом среде требуют дешёвого метода жидкофазного синтеза, который подходит для массового производства.

Ученым удалось оптимизировать процесс термообработки, сократив время синтеза с около трёх дней до 7,5 часов. Метод синтеза на основе раствора Li₁₀GeP₂S₁₂ показал уникальные электрохимические свойства в сравнении с образцами, изготовленными методом шаровой мельницы. Эти свойства включают снижение размеров частиц и формирование высокостабильного органического поверхностного слоя, обеспечивающего устойчивость к анодам Li-In.

Для повышения ионной проводимости были исследованы различные материалы для термообработки, и оказалось, что применение Ti обеспечивает проводимость 5,5 мСм/см при комнатной температуре. Хотя этот показатель ниже образцов, полученных в шаровой мельнице, целью исследований было выявление причин таких различий через сравнение их электрохимических характеристик.

Выяснилось, что сниженная ионная проводимость образцов, изготовленных методом жидкофазного синтеза, обусловлена увеличенным сопротивлением границ зерен вследствие уменьшенного размера частиц. Однако такие образцы проявили улучшенную стабильность интерфейса между Li-In и Li₁₀GeP₂S₁₂ благодаря органическому поверхностному слою.

Это исследование подчёркивает значимость состояния поверхности частиц, что ранее не учитывалось в разработке сульфидных твёрдых электролитов. В дальнейшем ученые планируют адаптировать методику для синтеза иных видов таких электролитов с целью повышения ионной проводимости и стабильности анода. Научная статья о результатах исследования опубликована в журнале ACS Applied Energy Materials.

 

Источник: iXBT