Американские ученые обнаружили, что замена атомов углерода атомами бора значительно улучшила технологию твердотельных литий-ионных батарей!

По сообщениям зарубежных СМИ, Брэндон Вуд, ученый из Национальной лаборатории Лоуренса Ривермора (LLNL), и Мирьяна Димитриевска, ученый из Национального института стандартов и технологий (США), руководили международным научно-исследовательским сотрудничеством, и исследовательская группа нашла это в электролит литиевой батареи. Если вместо атомов углерода использовать атомы бора (боронатом), подвижность ионов лития улучшается. Эта функция привлекательна для твердотельных батарей.

Это пример так называемого «фрустрации»: динамика системы определяет, что ионы лития никогда не будут удовлетворены своим пребыванием на месте, поэтому ионы лития всегда будут в движении.

По сравнению с современными батареями твердотельные литий-ионные батареи могут повысить безопасность, напряжение и плотность энергии. Однако твердотельные батареи все еще находятся на ранних стадиях разработки, и до сих пор было создано несколько коммерческих твердотельных литиевых батарей.

Одним из основных препятствий на пути к коммерциализации твердотельных батарей является то, что на выбор слишком мало материалов с твердым электролитом, которые предназначены для обеспечения эффективного перемещения ионов лития между положительными и отрицательными полюсами.

Однако есть много проблем с доступными материалами, некоторые из которых имеют проблемы со стабильностью материалов, а другие трудно обрабатывать. Что касается остальных альтернатив, большинство из них исключается из-за медленной скорости движения ионов лития, что означает, что во время производства убедитесь, что материал очень тонкий.

Новое исследование сосредоточено на новом материале, закрытых боратах, который, как недавно было обнаружено, обладает более высокой скоростью потока ионов лития. По словам Вуда, электрохимические свойства материала стабильны и легче поддаются обработке. По сравнению с другими материалами его преимуществ больше.

Несмотря на то, что существуют некоторые препятствия для коммерциализации, термическая стабильность, механическая прочность и цикличность высоки, что как раз и находится в центре внимания команды. Новый материал привлекателен и может быть использован в будущем для замены сегодняшних материалов с твердым электролитом.

Материал электролита представляет собой солевой материал, который содержит положительно заряженный безводный хлорид лития и отрицательно заряженные замкнутые анионы борной кислоты. Исследование показало, что закрытый анион борной кислоты может быстро завершить корректировку своего положения, зависнуть в твердой матрице и поочередно смещаться в соответствии с определенной приоритетной ориентацией.

Если к замкнутому аниону борной кислоты добавить углерод, образуется так называемый диполь, который отталкивает ионы лития в соседних атомах углерода. Со скоростью аниона атомы углерода будут сталкиваться с разными положениями, каждый раз заставляя ионы лития в твердой матрице перемещаться в соседнюю область. Поскольку этот тип соли представляет собой скачущий анион, скорость потока ионов лития становится очень высокой.

Страница содержит содержимое машинного перевода.