Учёные Технического университета Мюнхена (TUM) и TUMint.Energy Research объявили о создании нового материала для твердотельных батарей, который проводит литий-ионы на 30% быстрее, чем любой другой известный аналог. Этот прорыв устанавливает мировой рекорд по проводимости литий-ионов, обещая более быстрые, безопасные и эффективные батареи. Материал, разработанный под руководством профессора Томаса Фэсслера, уже запатентован и может стать основой для будущих систем хранения энергии.

Изображение сгенерировано Kandinsky

Команда создала материал на основе лития, сурьмы и скандия, заменив часть литиевых атомов в соединении литий-антимонида скандием. Это создало микроскопические «пустоты» в кристаллической структуре, которые позволяют литий-ионам двигаться быстрее. Результат — рекордная проводимость, которая ускоряет зарядку батарей и повышает их эффективность. Для подтверждения результатов команда обратилась к коллегам из кафедры технической электрохимии TUM под руководством профессора Хуберта Гастейгера, которые адаптировали методы измерения, чтобы учесть способность материала проводить электричество.

Твердотельные батареи считаются будущим энергетики: они безопаснее, легче и долговечнее литий-ионных батарей с жидким электролитом. Новый материал не только проводит ионы быстрее, но и обладает термической стабильностью, что снижает риск возгорания. Его можно производить с использованием стандартных химических процессов, что упрощает масштабирование.

 «Пустоты» в кристаллической структуре материала действуют как «скоростные трассы» для литий-ионов, позволяя им перемещаться свободнее, чем в других твердотельных материалах. Это увеличивает скорость зарядки и эффективность хранения энергии. Уникальность материала в том, что он проводит как ионы, так и электроны, что делает его идеальным для использования в электродах. По словам ведущего автора исследования Цзинвэнь Цзян, концепция применима к другим системам, например, литий-фосфорным, и требует лишь одного дополнительного элемента — скандия, в отличие от предыдущих материалов, использующих до пяти добавок.

Профессор Фэсслер считает, что открытие может стать шаблоном для создания новых материалов с высокой проводимостью. Команда уже запатентовала разработку из-за её потенциала в электромобилях и электронике. Исследователи обнаружили новый класс веществ, которые могут улучшить проводимость в широком спектре литиевых материалов, упрощая их состав.

Несмотря на успех, материал требует дополнительных тестов, чтобы подтвердить его пригодность для реальных батарей. Учёным предстоит проверить долговечность, масштабируемость и совместимость с существующими технологиями. Команда TUM планирует продолжить исследования, чтобы адаптировать материал для массового производства.