В Китаї створили керамічний літієвий акумулятор для носимої електроніки та космосу, здатний працювати в кип’ятку

Китайські вчені розробили мініатюрну літій-іонну батарею на повністю керамічній основі, здатну стабільно працювати при температурах, що значно перевищують точку кипіння води. Це дозволить обійти нестабільність і вибухонебезпечність рідких електролітів сучасних літієвих акумуляторів, температура роботи яких рідко перевищує 60 °C. Стійкі та безпечні мініатюрні акумулятори потрібні носимій електроніці, інтернету речей та космосу.

Джерело зображення: ШІ-генерація ChatGPT/3DNews

Про розробку повідомили вчені Університету Цінхуа (Tsinghua University). Дослідний елемент зберігав працездатність при нагріванні до 150 °C, а також протягом 20 секунд витримував короткочасний тепловий удар до 300 °C без помітної втрати характеристик.

На відміну від звичайних літій-іонних акумуляторів, де іони літію переміщуються в рідкому електроліті, нова батарея використовує тверду керамічну середу. Це принципово знижує ризик загоряння: традиційні рідкі електроліти летючі і можуть спалахувати при перегріванні, проколі або механічному пошкодженні елемента. Для порівняння, звичайні літій-іонні батареї зазвичай безпечно експлуатуються приблизно в діапазоні від −20 до 60 °C, тоді як новий зразок розрахований на стабільну роботу в діапазоні від 0 до 150 °C.

Серйозним викликом для вчених стало збереження механічної міцності електроліту в міру зменшення його товщини. Тонкі керамічні шари зменшують опір переносу іонів, але стають більш крихкими, тоді як товсті підвищують міцність, але погіршують електрохімічні характеристики і заважають мініатюризації. Щоб обійти це обмеження, дослідники запропонували багатошарову архітектуру без анода: керамічні шари формуються і з'єднуються таким чином, щоб створити найкращий контакт між ними і забезпечити стекову конструкцію, розмір якої можна гнучко адаптувати під різні завдання.

Важливою особливістю розробки є те, що вона працює без зовнішнього тиску, який часто потрібен лабораторним твердотільним акумуляторам для підтримання щільного контакту між шарами. Це також дозволить виробляти акумулятори при звичайному атмосферному тиску, що потенційно робить технологію відносно недорогою.

Розробники не мають наміру досягати виробництва негорючих тягових акумуляторів, але вважають, що для живлення мініатюрної електроніки необхідний максимально безпечний в експлуатації акумулятор. Розумні годинники з таким акумулятором можна випадково впустити в каструлю з кип'ятком, і це не призведе до загоряння батареї пристрою. І, звісно, подібні акумулятори будуть затребувані для мільярдів датчиків систем безпеки найрізноманітнішого призначення без ризику пожежі просто через вихід акумулятора з ладу.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки