Ученые УрФУ близки к созданию эффективной батареи для электромобилей

фото: АПИ

ЕКАТЕРИНБУРГ. Ученые из Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН (ИВТЭ УрО РАН) и Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) впервые экспериментально определили оптимальную толщину алюминиевого слоя между литиевым анодом и твердым электролитом. Это позволит им создать эффективный твердотельный литиевый источник питания. Статья с результатами опубликована в журнале Solid State Ionics. Об этом сообщает пресс-служба Уральского федерального университета.

В отличие от литий-ионных батарей с жидким электролитом, в полностью твердотельных батареях и электролит, и электроды выполнены из твердых материалов. Преимущества твердотельных аккумуляторов - сравнительно небольшая стоимость производства, более короткий период зарядки, высокая плотность накапливаемой энергии (энергоемкость), меньшие потери при саморазрядке и, следовательно, более длительный срок службы, компактность и легкость, повышенная безопасность и экологичность. Наиболее перспективная сфера применения полностью твердотельных батарей - электромобили. С помощью таких батарей электромобили смогут преодолевать большие расстояния на одном заряде.

Критическая проблема разработок полностью твердотельного источника тока заключается в том, что из-за шероховатости поверхностей электрода и электролита возникают высокие сопротивления, в том числе поляризационное сопротивление ячейки. Проблема устраняется размещением между литиевым анодом и электролитом буферного слоя алюминия. В этом случае граница раздела становится однороднее и плотнее, пустот гораздо меньше, сопротивление ниже, ток мощнее и устойчивее. Усилить эффект можно за счет нанесения алюминия на расплавленный литий. Тогда опасность деградации элементов системы уменьшается, ее токопроводящие характеристики заметно улучшаются. Немаловажно при этом, что алюминий широко распространен и поэтому имеет низкую стоимость.

«Нашей задачей было установить оптимальную толщину алюминиевого слоя. Методом вакуумного осаждения образцы керамики (то есть твердого электролита) были равномерно покрыты слоями алюминия различной толщины - 10, 50 и 150 нанометров. Измерения, проведенные в Уральском федеральном университете, показали: осаждение 150 нанометров алюминия обеспечивает более плотное соприкосновение анода и электролита, приводит к более быстрому образованию стабильной границы раздела между ними - и при комнатной, и при повышенной температурах», - рассказывает Евгения Ильина, руководитель исследований, старший научный сотрудник Лаборатории химических источников тока ИВТЭ УрО РАН.

Принципиально важно, что применение алюминия не ухудшает работу системы, утверждают ученые.

© Служба новостей «АПИ»