Изцяло твърдотелните литиеви батерии, приветствани като „граал“ на технологията за съхранение на енергия от следващо поколение, отдавна се сблъскват с труден проблем: поддържането на плътен контакт между твърдия електролит и литиево-металния електрод.

Китайски учени са разработили самоадаптивна интерфаза в изцяло твърдотелни литиеви батерии, която поддържа интимен контакт между литиево-металния анод и твърдия електролит без външно налягане. Това е пробив, който решително преодолява основна пречка пред комерсиализацията.

Констатациите са публикувани в списанието Nature Sustainability.

Традиционните методи изискват постоянно налягане от обемисто външно оборудване, което прави батериите твърде големи и тежки за практическа употреба.

Изследователи от Института по физика на Китайската академия на науките (CAS), Института по материалознание и инженерство в Нинбо към CAS и Университета за наука и технологии Хуаджун откриха, че контактът между литиевия електрод и твърдия сулфиден електролит в изцяло литиеви батерии не е идеален, с множество малки пори и пукнатини. Тези проблеми не само съкращават живота на батерията, но могат да представляват и риск за безопасността.

За да се справи с това предизвикателство, екипът от изследователи въведе йодидни йони в твърдия сулфиден електролит. По време на работа на батерията тези йодидни йони се придвижват към електродния интерфейс под въздействието на електрическото поле, образувайки богат на йод интерфейс.

Интерфейсът може активно да привлича литиеви йони, автоматично запълвайки всички празнини и пори като самовъзстановяване, като по този начин поддържа стегнат контакт между електрода и електролита.

Прототипни батерии, приготвени въз основа на тази технология, са демонстрирали стабилна и отлич-
на производителност дори след стотици цикли на зареждане-разреждане при стандартни условия на тестване, далеч надхвърляйки нивото на подобни и батерии.

Технологията би могла да даде възможност за създаване на бъдещи батерии с енергийна плътност над 500 Втч/кг, което потенциално би удължило живота на батериите на електронните устройства поне два пъти, каза Хуан Сюедзие от Института по физика, един от съответните автори на статията.

Пробивът ще ускори разработването на изцяло твърдотелни литиеви батерии с висока енергийна плътност, които се очаква да играят важна роля в хуманоидните роботи, електрическата авиация и превозни средства, както и други области, осигурявайки по-безопасни енергийни решения, каза Хуан.

Това проучване решава фундаментално ключовия проблем с пречките, който възпрепятстваше комерсиализацията на изцяло твърдотелни батерии, отбелязвайки решителна стъпка към тяхното практическо приложение, отбеляза Уан Чоншен, експерт по твърдотелни батерии в Университета на Мериленд.