Корейские учёные получили твёрдый электролит с суперионной проводимостью

Новинка представляет собой батарею с твёрдым электролитом между анодом и катодом. Аккумулятор нового поколения отличается высокой плотностью энергии и значительно меньшим риском возгорания и взрыва, чем обычные литий-ионные источники питания.


В последние годы исследования материалов в области полностью твердотельных аккумуляторов были сосредоточены на стратегиях максимальной кристалличности материала для достижения ионной проводимости, которая была бы аналогична проводимости жидких электролитов. Речь идёт об ионной проводимости 10 мкСм/см или более. Однако этот подход требует стадии кристаллизации при температуре выше 500 °C в течение нескольких дней, то есть является затратным и вызывает проблемы с деформацией.

Исследовательская группа под руководством Хенгчула Кима из Исследовательского центра энергетических материалов Корейского института науки и технологий (KIST) объявила, что они успешно синтезировали твёрдый электролит с суперионной проводимостью и высокой упругой деформируемостью при комнатной температуре и нормальном давлении. Исследование привлекло внимание, поскольку может увеличить производительность для всех твердотельных аккумуляторов и решить проблему, связанную с интерфейсом за счёт улучшения упругой деформации. Исследование опубликовано в журнале Advanced Functional Materials («Передовые функциональные материалы»).

Исследовательская группа Кима сосредоточилась на кристаллографических особенностях сульфидов аргиродита, минерала с содержанием германия. Новый твёрдый электролит, полученный методом однокамерного нагрева при комнатной температуре, обладает высокой кристалличностью (~ 57,39%) и ионной проводимостью (~ 13,23 мкСм/см) без какой-либо высокотемпературной термообработки. Более того, исследование обеспечило самую высокую производительность среди описанных методов синтеза сверхпроводящих материалов с твёрдым электролитом.

Синтезированный материал также обладает модулем упругости около 12.51 гПа, что является одним из самых низких зарегистрированных значений для твёрдых электролитов с суперионной проводимостью. И это также выгодно для улучшения межфазных характеристик полностью твердотельных аккумуляторов. Более того, новый процесс в одной ёмкости при комнатной температуре и нормальном давлении может быть завершён менее чем за 15 часов, что является наивысшей производительностью для любого твёрдого электролита с суперионной проводимостью. Это уникальное достижение с производительностью материала, которая примерно в 2–6 раз выше, чем у традиционных процессов синтеза сверхпроводящих твёрдых электролитов.


— Хенгчула Кима, Исследовательский центр энергетических материалов KIST.