По данным исследовательской группы, аккумулятор сохранял стабильную работу в течение 700 циклов, удерживая 81,9% первоначальной ёмкости даже при экстремальной скорости зарядки 20C. Для сравнения: такой режим теоретически позволяет полностью зарядить батарею примерно за три минуты.
Ключевым элементом разработки стал новый подход к созданию полимерного электролита на основе Polyvinylidene fluoride. Этот материал давно рассматривается как перспективная основа для твердотельных аккумуляторов благодаря высокой устойчивости к окислению и хорошей ионной проводимости. Однако традиционные пластификаторы в подобных системах обычно вызывают побочные химические реакции, ухудшающие совместимость с литий-металлическими анодами и высоковольтными катодами.
Чтобы решить проблему, китайские исследователи предложили стратегию «пластификации через совместимость растворителей». В процессе изготовления электролита используется временный летучий растворитель, который улучшает распределение стабильного пластификатора внутри полимерной структуры. После испарения растворителя пластификатор остаётся зафиксированным в электролите, формируя более стабильную внутреннюю архитектуру батареи.
Учёные заявили, что такая схема позволила создать обогащённый фторидом лития защитный межфазный слой, одновременно подавляя деградацию на поверхности обоих электродов. Средняя кулоновская эффективность литиевого покрытия и растворения достигла 99,1% в течение 1400 циклов.
В качестве пластификатора команда использовала сульфолан, который, по словам авторов работы, стабилизировал структуру электролита и предотвратил миграцию компонентов во время эксплуатации батареи.
Исследователи также продемонстрировали ампер-часовую пакетную ячейку с тонким литий-металлическим анодом и коэффициентом N/P 1,1. Полученная плотность энергии — 451,5 Вт·ч/кг — более чем вдвое превышает показатели многих серийных литий-железо-фосфатных аккумуляторов, используемых сегодня в электромобилях.
Дополнительно батарея успешно прошла испытание на пробой гвоздём, подтвердив высокий уровень внутренней безопасности — одну из ключевых проблем для аккумуляторов с литий-металлическими анодами.
Разработка появилась на фоне глобальной гонки за коммерциализацию твердотельных аккумуляторов. Китайские производители и исследовательские центры уже ориентируются на запуск систем с плотностью энергии 400–500 Вт·ч/кг в период с 2026 по 2027 год. Несмотря на это, литий-железо-фосфатные батареи пока сохраняют доминирование на китайском рынке электромобилей благодаря низкой стоимости и зрелости массового производства.
Авторы исследования считают, что предложенная архитектура может существенно расширить возможности проектирования полимерных электролитов и приблизить создание практических литий-металлических аккумуляторов с высокой плотностью энергии, быстрой зарядкой и улучшенной безопасностью.
Источник: https://interestingengineering.com/energy/china-solid-state-battery-451whkg-fast-charging
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
