Изследователски екип от Техническия университет в Мюнхен (TUM) твърди, че е открил клас на електропроводимост, който е далеч над средния. Това трябва да позволи разработването на по-мощни твърдотелни батерии.
Според TUM това е кристален прах, който провежда литиеви йони по-добре от средата в сегашните батерии. Не съдържа сяра, но съдържа фосфор, алуминий и относително голяма част литий. В момента учените не конкретизират откритието си.
Според изследователския екип лабораторните измервания са показали, че този забравен преди клас вещества има висока електропроводимост. Твърди се още, че химиците от Техническия университет в Мюнхен са успели за кратък период от време да получат около дузина нови свързани съединения, които съдържат силиций или калай вместо алуминий.
Тази широка материална база позволява бързо оптимизиране на свойствата. По този начин синтезираните прахове са обещаващи кандидати за електролити за бъдещи твърдотелни батерии, заключава мюнхенската компания.
"Изследванията в експерименталния източник на неутрони Хайнц Майер-Лайбниц допринесоха много за откриването на обещаващ клас електролитни материали", казват учените.
„Дори и най-леките атоми могат да бъдат открити с неутроните, които получаваме от изследователския реактор. Това се дължи на факта, че неутроните взаимодействат с ядрата на атомите, а не както рентгеновите лъчи с обвивка “.
Докато конвенционалните батерии работят с течен електролит, през който литиевите йони мигрират от анода към катода и обратно, батериите в твърдо състояние не съдържат течност. Електролитът се състои от твърдо вещество. Проблемът: Към днешна дата литиевите йони могат да дифундират твърде бавно през твърдите материали.
„Всъщност наличните днес твърди електролити – повечето от тях са оксидна керамика или съединения на основата на сяра - все още не могат напълно да отговорят на очакванията “, казва професор Томас Феслер от катедрата по неорганична химия, който е специалист по нови материали в TUM.
Заедно със своя екип и в тясно сътрудничество с TUMint Energy Research GmbH и Университета в Аугсбург, той търси по-ефективни електролити: „Нашата цел беше да разберем по-добре йонния транспорт и след това да използваме това знание за подобряване на проводимостта.“
С помощта на неутронна дифракция изследователите успяват да визуализират как йоните използват свободното пространство в кристалната решетка за своята миграция. В новия клас вещества тези свободни пространства са подредени по такъв начин, че йоните да могат да се движат еднакво добре във всички посоки.
Това се дължи на високата симетрия на кристалите и вероятно е причината за "суперионната проводимост на лития", както се изразява екипът на TUM. Според професор Феслер това фундаментално изследване може да "ускори разработването на по-мощни батерии".
Проектът, озаглавен „Индустриализация на клетки с твърд електролит“, е финансиран от Министерството на икономиката, регионалното развитие и енергетиката на Бавария.