Учените напредват в експериментите за разработка на стабилни твърдотелни батерии
(снимка: CC0 Public Domain)
Изследователски проект, подкрепен от южнокорейското правителство, откри методи за подобряване на стабилността на т.нар. твърдотелни батерии. Откритията, публикувани в научното издание ACS Energy Letters, ще насърчат разработването на по-безопасни батерийни системи.
Според публикации в масовите медии, изследователският екип на отдела за енергийно химическо инженерство към Националния институт за наука и технологии в Улсан (UNIST) е изяснил взаимовръзката между термичната стабилност на катода на акумулаторната батерия и твърдите халогенни електролити. Резултатите от изследването отварят пътя за създаване на по-стабилни твърдотелни батерии.
Понастоящем широко използваните литиево-йонни батерии са пълни с органични течни електролити, които крият риск от пожар и експлозия. За да смекчи тези рискове, индустрията започна да търси подходящи алтернативи. Незапалимите неорганични твърди електролити, известни като изцяло твърдотелни батерии (ASSB), привличат вниманието.
Сред неорганичните твърди електролити, сулфидните твърди електролити са силно предпочитани при разработване на твърдотелни батерии от следващо поколение. Въпреки това, сулфидните твърди електролити показват проблеми с термичната стабилност, поради експлозивното разлагане между електролита и електродите.
UNIST търсеше халогенни твърди електролити за решение на проблема. Халидните твърди електролити демонстрират по-добра окислителна стабилност от сулфидите и се използват предимно в катоди и композити.
Изследователският екип на UNIST комбинира най-представителния халиден твърд електролит, литиево-индиев хлорид (Li3InCl6), със зареден никел-кобалт-манганов катод (NCM 622 със съотношение 60% никел, 20% кобалт и 20% манган), за да създаде композит за оценка на термичната стабилност. Изследването потвърждава по-високата температура на разпадане в началото, което подобрява стабилността на батерията. Значителното намаляване на отделянето на кислород смекчава рисковете от експлозия.
Чрез своите експерименти изследователският екип откри още, че кислородът, генериран от катода, не се трансформира в газ, а изчезва по време на ендотермична реакция с литиево-индиев хлорид. Освен това, заместването на литиев циркониев хлорид (Li2ZrCl6) или използването на литиев кобалтов оксид (LiCoO2) като материал на катода дава подобни резултати, се казва в публикацията.
Според учените, откритието предлага нова изследователска посока за подобряване на термичната стабилност на твърдотелните батерии, служейки като критичен критерий за проектиране на безопасни батерийни системи. Фокусът на изследването е върху взаимодействието между твърди електролити и електроди, за да улесни проектирането и разработването на по-стабилни твърди електролити.