Ученые сделали шаг к разгадке одной из главных загадок твердотельных аккумуляторов — как именно двигается литий внутри твердых материалов во время зарядки и разрядки.
Знать, как именно двигается литий внутри элемента питания, важно: твердотельные батареи считаются перспективной заменой обычным литий‑ионным, обещая больше энергоемкость и безопасность, но управлять их «внутренней жизнью» пока сложно.
В жидких электролитах ионы лития относительно свободно перемещаются в растворе. В твердотельных системах им приходится проходить через плотные частицы и сложные границы между электродами и твердым электролитом. Это делает процессы транспорта ионов трудными для наблюдения и понимания.
В своем новом исследовании специалисты Национального тайваньского университета предложили практический способ «заглянуть внутрь» работающего твердотельного аккумулятора. Вместо того чтобы ограничиваться измерением общей производительности ячейки (напряжение, емкость и т. п.), они сосредоточились на самом твердом электролите и отслеживали, как литий в ходе циклов зарядки и разрядки изменяет его структуру.
Такой подход позволил не только выяснить, может ли литий проходить через материал, но и понять, где именно он предпочитает проходить. Оказалось, движение лития внутри твердого электролита очень неоднородно. Ионы стремятся мигрировать по более упорядоченным областям кристаллической структуры — своеобразным «трассам» повышенной проводимости. Именно эти пути облегчают перенос заряда через интерфейс между электродом и электролитом.
Источник: hi-tech.mail.ru