Резина, известная как изолятор, может показаться не лучшим кандидатом на роль электролита в аккумуляторе, но исследователи разработали новый резиновый материал с высокой проводимостью. Этот эластомерный электролит может сделать аккумуляторы для электромобилей более безопасными, и наряду с этим также увеличить запас хода для них.
Литий-ионные аккумуляторы произвели революцию во многих технологиях, от смартфонов до электромобилей. Но всегда существует риск пожара или взрыва, когда батарея повреждена или перегрета, "благодаря" жидкому электролиту, который переносит ионы лития между электродами.
Твердотельные электролиты могут помочь снизить этот риск, но они приносят свои проблемы. Часто сделанные из керамических материалов, они могут быть несколько хрупкими, а поверхность раздела между ними и электродами может быть неоднородной, что снижает проводимость ионов через батарею.
Исследователи из Технологического института Джорджии говорят, что их новый эластомерный электролит делает шаги к решению обеих этих проблем. Резиновый материал может прийти в норму при ударах по аккумулятору и обеспечивает однородное гладкое соединение с электродами. Это сохраняет его проводимость на высоком уровне, а также предотвращает рост литиевых дендритов, которые часто являются первым шагом к выходу из строя батареи.
Однако резина сама по себе не является проводником. В этот материал встроены токопроводящие пластические кристаллы материала, называемого сукцинонитрилом, в то время как эластомер образует трехмерный каркас, придающий электролиту его форму и стабильность.
В ходе испытаний литий-металлические батареи, изготовленные с новым электролитом, были способны работать при напряжении 4,5 В при комнатной температуре, с энергоемкостью 93 мАч/г и практически без потери емкости в течение 1000 циклов. Также не было признаков образования дендритов после 100 циклов.
Конечно, еще есть возможности для улучшения, и команда изучает способы увеличения количества циклов и ионной проводимости. Команда говорит, что это может в конечном итоге привести к более безопасным и долговечным батареям для электромобилей.
«Более высокая ионная проводимость означает, что вы можете одновременно перемещать больше ионов», — говорит Майкл Ли, ведущий автор исследования. «Увеличивая удельную энергию и плотность энергии этих батарей, вы можете увеличить пробег электромобиля».
Исследование опубликовано в журнале Nature.
Источник: Georgia Tech.