Прорыв в твердотельных аккумуляторах: литий-ионная проводимость выросла на 30%

Учёные из Технического университета Мюнхена (TUM) и исследовательского центра TUMint.Energy совершили настоящий прорыв в разработке твердотельных аккумуляторов. Новый материал, созданный на основе лития, сурьмы и скандия, позволяет ионам лития перемещаться на 30% быстрее, чем в любых ранее известных аналогах.

В чём суть открытия

Команда под руководством профессора Томаса Ф. Фесслера частично заменила атомы лития в соединении литий-сурьма на атомы скандия. Такая замена создала микроскопические пустоты в кристаллической решётке, что значительно ускорило движение ионов через структуру материала.

Эти искусственно созданные «вакансии» работают как ускорители, повышая ионную подвижность до рекордных значений, что делает возможным более быструю зарядку и эффективное хранение энергии.

Независимая валидация и термическая стабильность

Из-за высокой электропроводности материала исследователи обратились к коллегам из кафедры технической электрохимии TUM, чтобы независимо подтвердить полученные результаты. Несмотря на сложности в измерениях, результаты были подтверждены, что делает открытие ещё более значимым.

Материал не только показывает выдающуюся ионную проводимость, но и обладает высокой термической стабильностью и может быть синтезирован с использованием уже существующих химических методов.

Новая концепция и патент

По словам авторов, применение скандия в малых количествах может стать новым принципом для создания более эффективных материалов. Учёные уже подали заявку на патент.

Материал также может применяться в качестве добавки к электродам, так как он проводит не только ионы, но и электроны — это редкое и ценное качество.

Простота по сравнению с аналогами

Ранее рекордные материалы основывались на сложных комбинациях с 5 и более элементами. Новый подход позволяет достичь аналогичных (или даже лучших) результатов, используя всего одну добавку — скандий. Методика уже протестирована на других соединениях, таких как литий-фосфор.

Почему это важно

• Быстрее зарядка аккумуляторов
• Безопасность за счёт устойчивости к нагреву
• Простота синтеза и масштабируемость
• Потенциал для широкого применения в электромобилях и хранилищах энергии

Исследование опубликовано в журнале Advanced Energy Materials и финансировалось Министерством экономики Баварии. Оно может стать поворотным моментом в развитии твердотельных аккумуляторов, приближая нас к более безопасному, быстрому и энергоэффективному будущему.