Батареи будущего ближе: найден способ сделать твердотельные аккумуляторы устойчивыми к кислороду

Учёные KAIST представили технологию, которая может приблизить массовое внедрение твердотельных аккумуляторов — одного из ключевых направлений развития энергетики и электротранспорта.

Речь идёт о батареях, которые считаются «батареями будущего» благодаря более высокой безопасности по сравнению с традиционными литий-ионными системами. В них отсутствует жидкий электролит, что существенно снижает риск возгорания — один из главных недостатков современных аккумуляторов.

Однако до сих пор у таких решений был серьёзный технологический барьер: твёрдые электролиты, особенно на основе галогенидов, быстро деградировали при контакте с воздухом и влагой, что ограничивало их применение в промышленности.

Команда под руководством профессора Дон Хва Со предложила принципиально новый подход — так называемое «кислородное закрепление» (oxygen anchoring).

Суть метода заключается в том, что в структуру электролита вводится кислород, который стабилизирует материал и предотвращает его разрушение при контакте с воздухом. Ключевую роль в этом процессе играет вольфрам, обеспечивающий прочную связь внутри структуры.

В результате удалось решить сразу две задачи:

• повысить устойчивость материала к внешней среде;
• улучшить проводимость ионов лития внутри аккумулятора.

По данным исследования, новая структура увеличивает ионную проводимость примерно в 2,7 раза по сравнению с традиционными материалами на основе циркония. Это напрямую влияет на скорость зарядки батарей.

Отдельное преимущество — универсальность подхода. Технология была успешно протестирована на разных типах галогенидных электролитов, включая материалы на основе циркония, индия, иттрия и эрбия. Это означает, что разработка может применяться в широком спектре аккумуляторных решений.

Исследователи отмечают, что сочетание устойчивости к воздуху и высокой производительности долгое время оставалось ключевым препятствием для выхода твердотельных батарей на рынок. Новая технология снимает этот барьер и делает их более пригодными для промышленного использования.

Потенциальные области применения — электротранспорт, робототехника, системы хранения энергии и городской воздушный транспорт.