Исследователи из Университета Содружества Виргинии создали вычислительную модель литий-ионного аккумулятора нового типа, который в теории мощнее и безопаснее современных решений. Ученые опубликовали свою работу в научном журнале PNAS и теперь ищут людей для тестирования новых батарей в лабораторных условиях.
В современном мире предпочтение литий-ионным аккумуляторам отдается во многих отраслях: при производстве мобильных устройств, ноутбуков и даже искусственных сердец. Это связано с жидкими электролитами, проводимость которых превосходит аналогичные решения в других типах аккумуляторов. Тем не менее, жидкие электролиты довольно нестабильны и, как следствие, небезопасны.
Электролиты являются солями, состоящими из положительных и отрицательных ионов. В литий-ионных батареях положительные ионы лития протекают между электродами через электролиты. Ионы лития могут свободно протекать через жидкие электролиты, но они менее подвижны в твердотельном электролите, что отрицательно сказывается на проводимости. Чтобы улучшить ее в твердотельных электролитах, исследователи создали вычислительную модель с одним удаленным отрицательным ионом. Его заменяют отрицательные кластерные ионы — группы атомов с большим числом электронов, чем протонов.
Говоря точнее, в вычислительной модели ученых атом хлора заменяется отрицательным кластерным ионом, созданным одним атомом бора и четырьмя атомами фтора. Они соединены с существующими положительными ионами. Устранив таким образом нестабильность электролитов, ученые начали экспериментировать с комбинацией кластерного иона для повышения производительности.
«Замена ионов хлора на кластерные ионы повышает проводимость, потому что эти ионы больше. Они позволяют ионам лития двигаться так же быстро, как если бы они находились в жидкости», — заявил один из ведущих авторов исследования Хон Фанг (Hong Fang).
