Китайские учёные создали «самозалечивающийся» интерфейс для твердотельных батарей
Институт физики Китайской академии наук разработал самовосстанавливающийся интерфейс для твердотельных батарей с энергоёмкостью 500+ Вт·ч/кг — решение ключевой проблемы коммерциализации через технологию иодид-ионной миграции.
Команда исследователей из Института физики Китайской академии наук (CAS), Нинбоского института материаловедения и инженерии CAS и Хуачжунского университета науки и технологий совершила прорыв в области твердотельных литиевых батарей. Разработанная технология решает ключевую проблему коммерциализации: поддержание плотного контакта между твердым электролитом и литий-металлическим электродом без внешнего давления.
Традиционные методы требовали постоянного давления более 5 мегапаскалей (около 50 атмосфер) от громоздкого внешнего оборудования, что делало батареи слишком большими и тяжёлыми для практического использования. Новая технология с самоадаптивным интерфейсом фундаментально меняет эту ситуацию.
Прорыв к коммерциализации
По словам Хуан Сюэцзе, ведущего автора исследования, опубликованного в журнале Nature Sustainability, технология обеспечивает плотный контакт между анодом и электролитом даже при низком внешнем давлении. Прототипные батареи продемонстрировали стабильную работу после сотен циклов заряда-разряда, значительно превосходя существующие аналоги.
Чуншэн Ван, эксперт по твердотельным батареям из Университета Мэриленда, не участвовавший в исследовании, подчеркнул: «Это решение устраняет ключевое узкое место, которое долгое время препятствовало коммерциализации полностью твердотельных батарей, и знаменует собой решающий шаг к их практическому применению».
Применение в индустрии
Новая технология упрощает производственный процесс и снижает материальные затраты без повышения стоимости производства. Твердотельные литиевые батареи считаются «святым Граалем» энергетических решений нового поколения благодаря использованию неорганических твердых электролитов, которые повышают безопасность и позволяют достичь более высокой плотности энергии.
Исследование открывает путь к масштабному применению высокоэнергетических твердотельных батарей в гуманоидной робототехнике, электроавиации, электромобилях и других перспективных направлениях, обеспечивая более безопасные и эффективные энергетические решения.
«Самоадаптивный интерфейс может трансформировать разработку полностью твердотельных литий-металлических батарей, устраняя традиционную зависимость от высокого внешнего давления для интерфейсной стабильности и стабильной циклической работы»— Ван Чуншэн, профессор Университета Мэриленда
Перспективы внедрения
Хотя технология показала отличные результаты в лабораторных условиях, путь от лаборатории до коммерчески жизнеспособного производства требует дополнительной проверки. Производителям необходимо провести тщательное тестирование батарей в экстремальных температурах, при быстрой зарядке и в течение длительных периодов эксплуатации.
Универсальная концепция самоадаптивного интерфейса также может стать основой для проектирования твердотельных батарей следующего поколения на основе других химических элементов, таких как натрий или калий, что делает это открытие ключевым для глобального устойчивого развития энергетических технологий.