В последние годы большое внимание уделяется разработке аккумуляторов для электромобилей с целью создания более мощных и экономичных вариантов.
Одной из ключевых проблем в этом направлении является поиск метода производства литиевой керамики, не требующего высокотемпературного спекания. Однако недавно исследовательская группа под руководством Дженнифер Л.М. Рупп из Массачусетского технологического института и Мюнхенского технологического института разработала метод низкотемпературного синтеза литиевой керамики без спекания.
Эволюция аккумуляторов для электромобилей
В поисках более эффективных батарей для электромобилей решающее значение имеют два фактора: мощность и стоимость. Министерство энергетики США поставило амбициозные цели по снижению себестоимости и повышению плотности энергии батарей к 2030 году. Традиционные литий-ионные батареи не могут достичь этих целей, что заставило исследователей искать альтернативные варианты.
Перспективы твердотельных батарей
Одним из перспективных подходов является использование твердотельных аккумуляторов с металлическими литиевыми анодами вместо графита. В отличие от обычных литий-ионных батарей, в которых используются жидкие органические электролиты и полимерные пленки, в твердотельных батареях используются исключительно твердые компоненты. Тонкий керамический слой выступает в качестве твердого электролита и сепаратора, обеспечивая повышенную безопасность и мощность.
Проблемы, связанные с керамическими электролитами
Один из конкретных типов керамических электролитов/сепараторов, известный как LLZO, демонстрирует большой потенциал для создания элементов с высокой плотностью энергии. Однако традиционный процесс спекания, необходимый для перевода LLZO в требуемую кристаллическую фазу, является дорогостоящим и энергоемким. Кроме того, высокие температуры могут дестабилизировать катодные материалы и увеличивать производственные затраты.
Революционный процесс синтеза
Исследовательская группа под руководством Дженнифер Л.М. Рупп разработала революционный синтетический процесс, исключающий необходимость спекания при высоких температурах. Вместо этого используется жидкое соединение-предшественник, которое непосредственно доводится до плотности с образованием LLZO в процессе последовательного синтеза разложения. Проанализировав фазовые превращения LLZO и оптимизировав условия синтеза, специалисты компании совершили значительный прорыв в области низкотемпературного синтеза.
Разработка твердотельных батарей - это переломный момент для индустрии электромобилей. Благодаря повышенной мощности и безопасности эти батареи могут произвести революцию на рынке и ускорить переход на электромобили".
В заключение следует отметить, что низкотемпературный синтез литиевой керамики представляет собой значительное достижение в области аккумуляторных технологий. Этот прорыв, позволяющий создавать более мощные и экономичные батареи, еще на один шаг приближает нас к будущему, в котором будут преобладать электромобили.
