Специалисты Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН улучшили твердый электролит для литий-ионных аккумуляторов нового поколения. Для этого они воспользовались жидким стеклом на основе трех компонентов.
По словам ученых, твердотельные электролиты потенциально эффективнее и лучше классических жидких: они стабильнее и долговечнее, не могут вытечь. Однако керамика, из которой они изготавливаются, плохо смачивается литием, из-за чего заряженные частицы хуже передвигаются в аккумуляторе.
Чтобы устранить проблемы, присущие твердотельному электролиту, научный коллектив использовал тройное жидкое стекло. Испытывали два состава: на основе оксидов лития (Li2O), иттрия (Y2O3) и кремния (SiO2), а также на основе оксидов лития, кремния и бора (B2O3).
«Неорганические стекла способны заполнять поры керамических материалов, обладают хорошими тепловыми и механическими характеристиками, отлично проводят заряженные частицы. В улучшенном электролите транспорт заряженных частиц лития осуществляется по зернам керамики и стеклу в ее порах», — Евгения Ильина, и. о. заведующей лабораторией химических источников тока Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН.
Как показали исследования, электролит из керамики и стекла лучше проводит заряженные частицы и смачивается литием. Сквозь него не растут дендриты — твердые литиевые структуры, которые возникают по мере зарядки и разрядки аккумулятора и могут привести к короткому замыканию.
В планах ученых — решить проблему формирования границы между твердым электролитом и твердым электродом для создания твердотельного аккумулятора.
