Исследовательская группа под руководством профессора Ма Ченга из Университета науки и технологий Китая (USTC) при Китайской академии наук (КАН) разработала новый тип твердотельного электролита – оксихлоридный. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Полностью твердотельные литиевые батареи (ASSLB) меняют правила игры для электромобилей, поскольку они не только решают серьезные проблемы с безопасностью, присущие нынешним коммерческим литий-ионным батареям, но и обладают большими возможностями для повышения плотности энергии. Создание наиболее эффективных основ для твердотельного электролита имеет важное значение для массового внедрения ASSLB, но достаточно высокоэффективные твердотельные электролиты в настоящее время слишком дороги для коммерциализации.
В Университете науки и технологий Китая исследователи смогли разработать новый тип твердотельного электролита, названный оксихлоридом лития-циркония (LZCO). Отчет по итогам этого исследования был опубликован в престижном научном журнале Nature Communications.
LZCO можно синтезировать из общедоступных соединений, таких как моногидрат гидроксида лития, хлорид лития и хлорид циркония. По оценкам разработчиков, его себестоимость в текущих ценах составляет всего 11,60 долларов США за килограмм. Это заметно ниже порога коммерциализации (50 долларов за килограмм), а также намного ниже, чем у существующих высокоэффективных сульфидных и хлоридных твердотельных электролитов (свыше 190 долларов за килограмм).
При столь конкурентоспособной цене LZCO обеспечивает самые современные характеристики. Он имеет ионную проводимость при комнатной температуре до 2,42 мС/см, что является одним из самых высоких показателей среди всех типов твердотельных электролитов, о которых сообщалось до сих пор.
Кроме того, этот материал отличается высокой сжимаемостью. Он может достигать плотности 94,2% под давлением 300 МПа, что превосходит даже легко сжимаемые сульфидные и хлоридные твердые электролиты (их показатели ниже 90% при том же давлении).
Китайскими учеными экспериментально доказано, что всесторонние характеристики LZCO сопоставимы с самыми передовыми сульфидными и хлоридными твердотельными электролитами. Готовый ASSLB, созданный на основе LZCO и многослойного катода с высоким содержанием никеля, продемонстрировал исключительную производительность: тестовая батарея стабильно работала при комнатной температуре в течение более 2000 циклов в условиях быстрой 12-минутной зарядки.
Новый оксихлоридный электролитный материал, отмечает КАН, «знаменует собой значительный прорыв в производительности и экономической эффективности твердотельных электролитов».