Растяжение + полимер + литий = бессмертные батареи. Корейцы решили главную проблему электромобилей одним движением
4 секунды горения вместо минут, 78% заряда вместо 55%, 200 циклов — как работает новый метод.
Южнокорейские учёные из Университета науки и технологий города Ульсан (UNIST) разработали способ заметно увеличить срок службы твёрдотельных аккумуляторов за счёт физической доработки электролита. Новая методика делает такие батареи не только эффективнее, но и безопаснее — что особенно важно для электромобилей, где риски воспламенения всё ещё остаются.
В основе работы — фторированный полимерный электролит, который исследователи подвергли направленному растяжению. Это позволило выровнять молекулярные цепочки в едином направлении, тем самым открыв более прямые «коридоры» для движения ионов лития. В результате аккумуляторы с такой структурой сохраняли до 78% ёмкости даже после 200 циклов заряда-разряда. Для сравнения, в обычных батареях с тем же материалом, но без механической обработки, этот показатель не превышал 55%.
Авторы отмечают, что диффузия ионов лития в модифицированном электролите ускорилась почти в 5 раз, а ионная проводимость увеличилась на 72%. Это делает технологию перспективной для создания надёжных аккумуляторов с длительным сроком службы.
В огневом тесте пламя, поднесённое к новому материалу, потухло всего через 4 секунды после зажигания. Это важное преимущество перед традиционными жидкими электролитами, которые используются в современных электромобилях и остаются потенциальным источником возгораний.
Ещё один ключевой элемент технологии — полимерная плёнка PVDF-TrFE-CFE. В исходном виде её молекулы сильно спутаны, что мешает ионам свободно перемещаться между анодом и катодом. После растяжения цепочки выпрямляются, образуя чёткие пути для зарядов. Дополнительно в состав включён керамический порошок LLZTO, который усиливает механическую прочность, повышает огнестойкость и улучшает электропроводность материала.
Чтобы убедиться, что подход работает в реальных условиях, исследователи протестировали новую структуру в составе литий-металлических аккумуляторов с катодами из литий-железо-фосфата (LFP). В таких батареях срок службы действительно оказался значительно выше по сравнению с образцами без обработки.
Ведущий автор проекта Джонггон На из Школы энергетической и химической инженерии UNIST подчеркнул: результаты показывают, что многие слабые места полимерных электролитов можно исправить с помощью простой физической обработки, без сложных химических вмешательств или дорогостоящих материалов. А руководитель исследования, профессор Сок Джу Кан, добавил, что предложенный подход подходит для масштабного производства. Его можно применять к разным типам полимерных электролитов, а значит — адаптировать для выпуска более надёжных и безопасных твёрдотельных батарей нового поколения.