Прорив у твердотільних акумуляторах: літій-іонна провідність зросла на 30%

Вчені з Технічного університету Мюнхена (TUM) та дослідницького центру TUMint.Energy здійснили справжній прорив у розробці твердотільних акумуляторів. Новий матеріал, створений на основі літію, сурми та скандію, дозволяє іонам літію переміщатися на 30% швидше, ніж у будь-яких раніше відомих аналогах.

У чому суть відкриття

Команда під керівництвом професора Томаса Ф. Фесслера частково замінила атоми літію у поєднанні літій-сурма на атоми скандію. Така заміна створила мікроскопічні порожнечі в кристалічних ґратах, що значно прискорило рух іонів через структуру матеріалу.

Ці штучно створені «вакансії» працюють як прискорювачі, підвищуючи іонну рухливість до рекордних значень, що уможливлює швидшу зарядку та ефективне зберігання енергії.

Незалежна валідація та термічна стабільність

Через високу електропровідність матеріалу дослідники звернулися до колег з кафедри технічної електрохімії TUM, щоб незалежно підтвердити отримані результати. Незважаючи на складнощі у вимірах, результати були підтверджені, що робить відкриття ще більш значущим.

Матеріал не тільки показує видатну іонну провідність, але й має високу термічну стабільність і може бути синтезований з використанням існуючих хімічних методів.

Нова концепція та патент

За словами авторів, застосування скандію в малих кількостях може стати новим принципом створення більш ефективних матеріалів. Вчені вже подали заявку на патент.

Матеріал також може застосовуватися як добавка до електродів, так як він проводить не тільки іони, а й електрони - це рідкісна та цінна якість.

Простота порівняно з аналогами

Раніше рекордні матеріали ґрунтувалися на складних комбінаціях із 5 і більше елементами. Новий підхід дозволяє досягти аналогічних (або навіть кращих) результатів, використовуючи лише одну добавку – скандій. Методику вже протестовано на інших сполуках, таких як літій-фосфор.

Чому це важливо

• Швидше заряджання акумуляторів
• Безпека за рахунок стійкості до нагрівання
• Простота синтезу та масштабованість
• Потенціал для широкого застосування в електромобілях та сховищах енергії

Дослідження опубліковано в журналі Advanced Energy Materials та фінансувалося Міністерством економіки Баварії. Воно може стати поворотним моментом у розвитку твердотільних акумуляторів, наближаючи нас до більш безпечного, швидкого та енергоефективного майбутнього.