Ученым удалось разработать полимерный электролит, работающий при комнатной температуре, что ранее было сложно достичь. Этот новый электролит повышает ионную проводимость твердотельных батарей.
Компания SK On и Университет Данкук из Южной Кореи создали полимерный электролит для твердотельных литий-металлических батарей. Новый электролит обеспечивает высокую скорость зарядки и повышенную пожаробезопасность аккумуляторов, сообщает EEnews Europe. Были разработаны два типа полностью твердотельных аккумуляторов: полимерно-оксидные композиты и батареи на основе сульфидов. Пилотные прототипы планируется произвести в 2025 и 2026 годах, а коммерческие версии — в 2028 и 2029 годах. Завод по производству сульфидных аккумуляторов планируют запустить в конце 2025 года.
Полимерные электролиты отличаются низкой стоимостью и простотой производства, однако их ионная проводимость ниже по сравнению с оксидными и сульфидными электролитами, из-за чего они работают при высоких температурах — 70-80°C. Введение полимерного электролита с одноионной проводимостью (SIPE) решило эту проблему. SIPE увеличил ионную проводимость при комнатной температуре в 10 раз и повысил показатель переноса литий-иона с 0,2 до 0,92, что почти в 5 раз больше. Эксперименты показали, что батареи с SIPE сохраняют 77% разрядной емкости при сверхбыстрой зарядке и разрядке.
Улучшенная стабильность промежуточной фазы твердого электролита (SEI) предотвращает образование дендритов, что снижает риск коротких замыканий и возгораний. Теперь литий-металлические батареи могут обладать значительно большей плотностью энергии за счет использования металлического лития вместо графита в качестве катода.
SIPE также обладает высокой механической прочностью, что делает его пригодным для массового производства, а также превосходной термической стабильностью, выдерживая температуры выше 250°C. Ожидается, что использование SIPE в гибридных твердотельных батареях следующего поколения улучшит скорость зарядки и характеристики при низких температурах.