Сотрудники Колумбийской школы инженерных и прикладных наук разработали новый способ производства литиевых аккумуляторов, который сделает будущие батареи более безопасными, продлит их срок жизни и позволит создавать сгибаемые смартфоны.
В литий-ионных аккумуляторах в большинстве гаджетов в настоящее время используется жидкий электролит. Всем известно, что это одна из главных проблем, которая может привести к возгоранию и даже взрыву батареи устройства. Команда ученых попыталась создать твердотельный литиевый источник питания на основе твердого электролита. Для этого они заморозили электролит с керамическими частицами, чтобы выровнять его в вертикальном положении. В таком виде твердый электролит обеспечивает высокую проводимость ионов лития. Затем с помощью вакуума замерзшее вещество перевели в газообразное состояние, сохранив его структуру. На заключительном этапе, керамические частицы соединили с полимером для придания электролиту гибкости.
«В портативных электронных устройствах, а также в электрических транспортных средствах твердотельные сгибаемые аккумуляторы не только решают проблему возгорания, но и увеличивают плотность накапливаемой энергии. Такие батареи открывают большие перспективы для создания сгибаемых устройств», — говорит автор исследования Юань Ян (Yuan Yang).
Исследователи и ранее проводили подобные эксперименты для создания твердотельного литиевого аккумулятора, но в них керамические частицы объединялись с электролитом случайным образом, без соблюдения выравнивания структуры в вертикальном положении. В данном исследовании это первый случай, когда использовался метод заморозки. Полученный таким образом твердый электролит в литиевых батареях обладает гибкостью, является негорючим и менее токсичным.
Данный метод также увеличивает плотность энергии батареи. При использовании твердого электролита, отрицательный электрод в аккумуляторе (графитовый слой) может быть заменен металлическим литием. Это увеличит объем накапливаемой энергии на 60%. Ученые планируют оптимизировать качество получаемого твердого электролита и перейти к созданию готового прототипа литиевой батареи.
