Японские ученые создали «вечный» аккумулятор: добавление олова увеличивает срок службы батарей в сотни раз

Коллектив ученых из Университета Тохоку (Япония) представил прорывную технологию, способную радикально повысить надежность и долговечность твердотельных магниевых аккумуляторов. Подобные накопители энергии считаются перспективной альтернативой литий-ионным системам благодаря своей пожаробезопасности и доступности сырьевой базы. Ранее камнем преткновения для внедрения таких батарей были нежелательные химические процессы на границе раздела фаз, которые провоцировали быструю деградацию компонентов. Однако исследователям удалось доказать, что при умелом управлении эти межфазные взаимодействия перестают быть разрушительным фактором, превращаясь в инструмент для оптимизации ионного транспорта и укрепления структуры устройства.

В основе разработки, возглавляемой профессором Хао Ли, лежит использование анода на базе сплава магния и олова (Mg-Sn). Путем тонкой настройки внутренней и внешней архитектуры анода инженерам удалось инициировать формирование стабильного соединения Mg2Sn, которое выступает регулятором внутренних процессов. Такая конфигурация достигла оптимального соотношения между химической активностью и электропроводностью: это облегчило диффузию ионов магния и сделало процесс их осаждения в циклах зарядки-разрядки максимально равномерным. Как отмечает профессор Ли, отказ от борьбы с межфазными реакциями в пользу их направленного регулирования стал ключом к существенному росту КПД батареи.

Результаты экспериментальных тестов впечатляют: оптимизированный сплав Mg-Sn продемонстрировал стабильное функционирование на протяжении свыше 1300 часов в составе твердотельного аккумулятора. Значение циклического ресурса при глубоком разряде оказалось в 400 с лишним раз выше, чем у аналогов из чистого магния, что свидетельствует о многократном продлении срока службы устройства.

Это достижение японских специалистов задает новый вектор развития для индустрии хранения энергии. Переход от легковоспламеняющихся жидких электролитов к твердым телам позволяет исключить риски возгорания и повысить плотность энергии, однако сложности, связанные с сопротивлением и механическим износом на стыке материалов, долго ограничивали возможности технологии. Исследователи подчеркивают: будущее высокоэффективных батарей зависит не только от проводимости, но и от способности контролировать динамику граничных сред. Предложенный ими подход к балансировке реакционной способности и ионного потока открывает широкие возможности для усовершенствования аккумуляторов следующего поколения.

Источник: iXBT