Это приводит к перегреву и даже возгораниям. Ученые из Университета Пенсильвании ищут решение: твердотельные электролиты (SSE).

Хунтао Сунь, доцент кафедры промышленного инжиниринга, объясняет, что твердотельные батареи работают по тому же принципу, что и литий-ионные, но вместо жидкости в них — твердый материал.

Как устроены батареи

• В любом аккумуляторе есть два электрода — анод и катод.
• Между ними находится электролит, который проводит заряд.
• В обычных батареях это жидкость, в новых — керамико-полимерный композит.

Проблема в том, что керамические SSE сложно производить: при высоких температурах они разрушаются.

Команда Сунь применила метод холодного спекания — сжатие порошков под давлением при низкой температуре (всего 150 °C вместо 1000 °C).

Это позволило создать электролит LATP-PILG, который проводит ионы лучше, чем традиционные материалы.

Плюсы новой технологии:

• Высокая проводимость при комнатной температуре.
• Широкий диапазон напряжения (до 5,5 В против 4 В у жидкостей).
• Безопасность — нет риска утечки или возгорания.

Сунь уверен, что холодное спекание можно использовать не только для батарей, но и в других областях, например, в производстве полупроводников. Следующий шаг — масштабирование технологии для промышленности.

Это исследование решает две ключевые проблемы: безопасность и энергоемкость. Твердотельные батареи не горят, их можно делать компактнее, а увеличенное напряжение позволит электромобилям ездить дольше без подзарядки. Холодное спекание удешевит производство, что критично для массового внедрения.

Ранее ученые разработали новый метод синтеза для снижения температуры спекания электролитов.