Вчені знайшли спосіб подовжити життя твердотільних акумуляторів

Твердотільні батареї вважаються одним із найперспективніших напрямків розвитку електромобілів, однак їх масове виробництво досі стримує низка технічних проблем. Тепер китайські дослідники заявили про прорив: їм вдалося створити новий електроліт, який дозволив акумулятору зберегти понад 84% початкової ємності після 350 циклів заряджання.

Про це повідомляє NNews із посиланням на Chinese Academy of Sciences та дослідження, опубліковане в Journal of Colloid and Interface Science.

У чому полягає проблема твердотільних батарей

На відміну від звичних літій-іонних акумуляторів, твердотільні батареї використовують не рідкий, а твердий електроліт. Це потенційно робить їх безпечнішими, енергоємнішими та стійкішими до перегріву.

Проте одна з найбільших перешкод — контакт між електролітом і електродами. Якщо взаємодія між цими компонентами недостатньо ефективна, рух літієвих іонів сповільнюється, батарея швидше деградує, а її ресурс скорочується.

Що саме розробили китайські вчені

Команда з Інституту хімічної фізики в Даляні, що входить до складу Китайської академії наук, створила композитний електроліт на основі полівініліденфториду (PVDF) та оксихлориду літію (Li₃OCl).

Дослідники використали оксихлорид літію для запуску процесу так званої «хімічної реконструкції in situ». Завдяки цьому між органічними та неорганічними компонентами утворюються міцніші зв’язки, а всередині матеріалу формуються безперервні канали для транспортування літієвих іонів.

У результаті новий матеріал поєднав одразу дві важливі переваги: гнучкість полімерів та високу іонну провідність, характерну для неорганічних електролітів.

Які результати показали випробування

Лабораторні тести продемонстрували перспективні характеристики:

• іонна провідність при кімнатній температурі склала 2,73 × 10⁻⁴ С/см;
• число перенесення літієвих іонів досягло 0,90;
• електрохімічна стабільність перевищила 4,78 В;
• модуль Юнга становив близько 893 МПа, що свідчить про хорошу механічну міцність.

Найбільш показовим став тест циклічності. Твердотільні елементи типу NCA (нікель-кобальт-алюміній) після 350 циклів заряджання та розряджання зберегли 84,2% своєї початкової ємності.

Крім того, симетричні комірки стабільно працювали понад 2500 годин.

Чому це важливо для електромобілів

Твердотільні акумулятори можуть забезпечити одразу кілька переваг:

• більший запас ходу;
• підвищену безпеку завдяки відсутності легкозаймистих рідин;
• швидше заряджання;
• менший ризик теплового розгону та займання.

Саме тому провідні автовиробники та виробники батарей інвестують мільярди доларів у розвиток цієї технології.

Коли такі батареї можуть з’явитися на ринку

Попри успіхи лабораторій, до масового виробництва ще далеко.

Деякі китайські компанії, зокрема Dongfeng, раніше заявляли про наміри запустити серійне виробництво твердотільних батарей уже у 2026 році. Водночас найбільший у світі виробник акумуляторів CATL оцінює більш реалістичний термін — ближче до 2030 року.

Нова розробка не змінює ці прогнози миттєво, але може стати ще одним важливим кроком на шляху до появи безпечніших і довговічніших акумуляторів.

Цікавий факт

Твердотільні батареї часто називають «святим Граалем» електромобільної індустрії. Якщо інженерам вдасться подолати виробничі труднощі, вони можуть докорінно змінити ринок електротранспорту — так само, як свого часу літій-іонні акумулятори витіснили нікель-металогідридні технології.

Чому це має значення

Успіх електромобілів майбутнього залежить не лише від потужніших двигунів, а й від розвитку акумуляторів. Будь-яке рішення, яке підвищує довговічність, безпеку та ефективність твердотільних батарей, наближає момент, коли електрокари отримають більший запас ходу та коротший час заряджання без компромісів щодо надійності.