Твердотельные батареи станут дешевле и будут быстрее заряжаться: когда появятся на рынке

Компания SK On и Университет Данкук (Южная Корея) разработали полимерный электролит для твердотельных литий-металлических батарей, который обеспечивает высокую скорость зарядки и пожаробезопасность аккумуляторов, пишет ЕЕnews Еurope.

SK On и команда ученых создали два типа полностью твердотельных аккумуляторов: полимерно-оксидные композиты и батареи на основе сульфидов. Цель состоит в том, чтобы произвести пилотные прототипы в 2025 и 2026 годах соответственно, а коммерческие прототипы — в 2028 и 2029 годах. Сообщается, что завод по производству сульфидных аккумуляторов будет запущен в конце 2025 года.

Полимерные электролиты имеют низкую стоимость и просты в производстве. Однако они имеют более низкую ионную проводимость по сравнению с электролитами на основе оксидов и сульфидов. По этой причине они работают только при высоких температурах — 70-80°C. Преодоление этого ограничения является одной из ключевых задач в этой области.

Полимерный электролит с одноионной проводимостью (single-ion conducting polymer electrolyte, SIPE) решил эту проблему. SIPE увеличил ионную проводимость при комнатной температуре примерно в 10 раз, а показатель переноса литий-иона с 0,2 до 0,92, что почти в 5 раз больше. Экспериментальные результаты показали, что батареи с SIPE сохраняют 77% своей разрядной емкости во время сверхбыстрой зарядки и разрядки.

Стабильность промежуточной фазы твердого электролита (solid electrolyte interphase, SEI) была улучшена для подавления образования дендритов, которые могут вызвать короткие замыкания и возгорания. Теперь литий-металлические батареи могут получить значительно большую плотность энергии за счет использования металлического лития вместо графита в качестве катода.

SIPE также обладает высокой механической прочностью, что делает возможным массовое производство, а также превосходной термической стабильностью, выдерживая температуры выше 250°C. Ожидается, что его применение в гибридных твердотельных батареях следующего поколения улучшит скорость зарядки и характеристики при низких температурах.