В Японии установлен новый рекорд для твердотельных аккумуляторов

Исследователи из Нагойского университета в Японии установили абсолютный рекорд проводимости для литий-ионных оксидных твердых электролитов. Согласно данным иксбт.ком, в материале под названием ЛЛНОФ был выявлен механизм движения ионов, а его электропроводность была доведена до 16,3 мСм/см. Это важный шаг на пути к обеспечению безопасности и эффективности в области твердотельных аккумуляторов одновременно. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает .

Как известно, жидкие электролиты, используемые в современных литий-ионных аккумуляторах, могут легко воспламениться при повреждении. По этой причине ученые всего мира активно пытаются перейти на твердые электролиты. Однако, несмотря на высокую проводимость сульфидных и хлоридных аналогов, они создают риск выделения токсичных газов при реакции с влагой. Оксидные и оксифторидные материалы гораздо стабильнее и предпочтительнее с точки зрения безопасности, но до сих пор они отставали от своих конкурентов по подвижности ионов.

Материал ЛЛНОФ и новое открытие

Материал ЛЛНОФ впервые привлек внимание в 2024 году, когда его проводимость составляла 7 мСм/см. Однако специалисты не до конца понимали причину столь быстрого движения ионов лития. Чтобы раскрыть эту тайну, исследовательская группа под руководством Такеши Яджимы более года выращивала миллиметровые монокристаллы ЛЛНОФ. После этого для анализа расположения атомов и их смещений был применен метод монокристаллической дифракции.

В результате исследования выяснилось, что ион фтора внутри материала слегка смещается, когда ион лития переходит на вакантное (пустое) место. Это движение расчищает путь для лития, значительно снижая энергетические барьеры, необходимые для прохождения ионов через электролит. Проще говоря, фтор здесь не играет пассивную роль, а его движение активно способствует быстрому перемещению лития по кристаллу.

Перспективы на будущее

Ученым удалось довести показатель проводимости до рекордных 16,3 мСм/см путем изменения соотношения лития, лантана и вакансий. Этот результат опроверг распространенное в научном сообществе мнение о том, что высокая проводимость зависит только от легко деформируемых отрицательных ионов.

Данное открытие открывает широкие возможности для проектирования твердотельных аккумуляторов нового поколения, позволяющих достичь высокой проводимости без ущерба для безопасности. Ожидается, что в будущем эта технология значительно повысит производительность и безопасность аккумуляторов для электромобилей и портативных гаджетов.