Ученые приблизились к созданию твердотельных батарей с быстрой зарядкой

Москва, 10:14, 21 Авг 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Слабый ток – один из основных недостатков твердотельных аккумуляторов, из-за которого они заряжаются 10-12 часов. В новой батарее, разработанной специалистами Юлихского исследовательского центра, это время сократилось примерно до 1 ч.

В литий-ионных батареях используется жидкий электролит, который обычно хорошо контактирует с электродами. Фактурная поверхность элементов впитывает его как губка, создавая большую поверхность контакта. В принципе, соединить так же хорошо два твердых тела не удастся. Контактное сопротивление между электролитом и электродами остается высоким.

«В описанных до сегодняшнего дня концепциях свойства границ сред твердотельных аккумуляторов позволяли получить только малые токи. Мы предложили и запатентовали новое сочетание материалов, позволяющее решить эту проблему», — сказал доктор Герман Темпел, лидер исследовательской группы из Института энергетических и климатических исследований (IEK-9).

Специалисты использовали похожие материалы для всех компонентов батареи. Катод, анод и электролит изготовлены из разных фосфатов, позволяющих поднять скорость зарядки выше 3С (charge rate) при емкости около 50 мА*ч/г. Это – в 10 раз больше любых описанных в литературе результатов, заявил Темпел.

Твердый электролит служит стабильной основой, на которую с двух сторон, с помощью трафаретной печати, прикреплены 2 фосфатных электрода. Используемые материалы относительно дешевы и просты в обработке. В отличие от литий-ионных батарей, твердотельные аккумуляторы не содержат токсичных или опасных веществ.

«В предварительных испытаниях устройство оставалось стабильным после 500 циклов зарядки, сохранив 84% начальной емкости, — сказал доктор Шиченг Юй. – Хотя остается возможность улучшения. Теоретически, можно добиться потери емкости менее 1%».

Преимущества новой концепции признал и директор института, профессор Рюдигер-А. Эйхель.

«Энергетическая плотность батареи уже достаточно высокая – порядка 120 мА*ч/г, хотя она и уступает современным литий-ионным аккумуляторам, — сказал специалист. – Твердотельные системы уже считаются приоритетным хранилищем энергии для электромобилей следующего поколения. Мы верим, что они распространятся и в других сферах, требующих длительной и безопасной работы аккумуляторов. Вроде медицинских технологий или интегрированных компонентов умного дома».

Выводы проекта представлены в ACS Applied Materials & Interfaces.