Простое изменение конструкции наконец может починить твердотельные аккумуляторы
Корейские ученые увеличили производительность твердотельных батарей в 2-4 раза за счет структурных изменений в электролите, используя недорогие материалы вместо дорогих металлов
Короткое резюме
Исследовательская группа из Южной Кореи под руководством профессора KAIST Донг-Хва Сео совершила прорыв в разработке всетвердотельных аккумуляторов (all-solid-state batteries), предложив новый принцип их проектирования. Вместо использования дорогостоящих материалов ученые сфокусировались на структурной модификации недорогого галогенидного твердого электролита (halide-based solid electrolyte) на основе циркония, что позволило значительно ускорить движение ионов лития.
Ключевым нововведением стал механизм регулирования кристаллической решетки (Framework Regulation Mechanism) путем внедрения двухвалентных анионов, таких как кислород или сера. Это расширило пути для ионов лития и снизило энергию, необходимую для их движения. Используя методы синхротронной дифракции и теории функционала плотности, команда подтвердила, что ионная проводимость увеличилась в 2–4 раза, достигнув значений, пригодных для практического применения при комнатной температуре (до 1,78 мСм/см).
Это открытие смещает фокус исследований с поиска новых материалов на интеллектуальное проектирование структуры существующих, что сулит создание более безопасных, мощных и доступных батарей для смартфонов и электромобилей. Высокий потенциал для промышленного применения подкреплен поддержкой Samsung Electronics и национальных исследовательских фондов.
Ускорение ионной проводимости в 2-4 раза
Введение кислорода или серы в структуру электролита увеличило подвижность ионов лития в 2–4 раза по сравнению с обычными циркониевыми электролитами
Механизм регулирования решетки
Ключевым прорывом стал структурный, а не материальный подход — «Framework Regulation Mechanism» (Механизм регулирования решетки) с использованием двухвалентных анионов для оптимизации путей миграции ионов
Достижение практических параметров
Модифицированный электролит показал ионную проводимость около 1,78 мСм/см (с кислородом) и 1,01 мСм/см (с серой), что превышает минимальный порог, необходимый для работы батарей при комнатной температуре
Снижение стоимости и повышение безопасности
Подход позволяет использовать недорогие исходные материалы (цирконий), сохраняя преимущества твердотельных батарей: повышенную безопасность и отсутствие риска возгорания
Текст сгенерирован с использованием ИИ
