Американские ученые сделали прорыв в разработке твердотельных литий-ионных батарей, создав пористый кристалл, который эффективно поглощает электролит и транспортирует его через одномерные наноканалы. Новая структура продемонстрировала рекордную ионную проводимость — 8,3×10⁻⁴ См/см, что значительно превосходит аналогичные разработки и делает такие батареи более безопасными по сравнению с традиционными литий-ионными элементами с жидким электролитом.
Исследователи из Корнеллского университета разработали уникальный метод сборки молекулярных структур. Для этого они объединили макроциклы и макромолекулярные клетки, обе из которых обладают кольцевой формой. Макроциклы, состоящие из колец атомов, и молекулярные клетки, удерживаемые водородными связями, образуют устойчивую трехмерную структуру, которая не только удерживает высокую концентрацию ионов лития, но и минимизирует их взаимодействие с окружающей средой.
По словам Чжун Ю, руководителя исследования, хотя макроциклы и молекулярные клетки давно известны науке, их использование для создания сложных самосборных структур стало новым шагом в материалах для батарей. Открытие не ограничивается только применением в энергетике — команда рассматривает возможности использования этих молекул для фильтрации ионов при очистке воды, а также для создания биоэлектронных устройств и сенсоров.
Технологии, разработанные как в США, так и в других странах, например, в Китае, открывают новые перспективы для улучшения безопасности, легкости и стоимости литий-ионных аккумуляторов, что имеет большое значение для наземного и воздушного транспорта.
