Исследователи из Национальной лаборатории Аргонна Министерства энергетики США выявили важные свойства твердых электролитов, которые могут повысить безопасность и эффективность литий-ионных батарей будущего.

Твердые электролиты, заменяющие традиционные жидкие, обладают высокой стабильностью и исключают риск возгорания, что делает их перспективным решением для аккумуляторов. Ученые изучили влияние легирующих примесей, таких как алюминий и галлий, на литий-лантан-циркониевый гранат (LLZO) — один из ключевых материалов для твердотельных батарей.

Оказалось, что алюминий помогает LLZO сохранять симметричную структуру и улучшает проводимость лития без ухудшения стабильности. В то же время галлий увеличивает ионную проводимость, но делает материал более реактивным при контакте с металлическим литием, что может сокращать срок службы батареи.

По словам физика Питера Запола, одного из авторов исследования, разработка идеального твердого электролита требует не только высокой проводимости, но и устойчивости к химическим реакциям. Саня Тепавчевич, ведущий экспериментатор проекта, отметила, что для практического применения материалов с галлием необходимо создать защитный интерфейсный слой, предотвращающий его разрушение.

Исследование, опубликованное в ACS Materials Letters, стало результатом международного сотрудничества и может заложить основу для создания более надежных и долговечных аккумуляторов будущего.

Источник: Argonne National Laboratory