Исследователи из Массачусетского технологического института и технического университета Мюнхена обнаружили причину разрушения твердотельных аккумуляторов и предложили способ устранить одно из главных препятствий на пути к их массовому производству. Новое открытие может сделать такие батареи более безопасными, долговечными и подходящими для сверхбыстрой зарядки.
В ходе исследования ученые использовали электронную микроскопию, спектроскопию и алгоритмы машинного обучения. Они обнаружили, что короткие замыкания возникают из-за металлических дендритов, которые образуются в результате электрического дисбаланса на границах кристаллов твердого электролита. Это нарушает движение ионов лития и ухудшает работу батареи.
Чтобы решить проблему, исследователи усовершенствовали технологию изготовления твердого электролита на основе литий-лантан-цирконата (LLZO). Уменьшение количества отрицательных зарядов на границах кристаллов позволило повысить критическую плотность тока более чем на 300% без образования дендритов.
По мнению авторов работы, это открытие приближает появление нового поколения твердотельных аккумуляторов, которые объединят высокую скорость зарядки, длительный срок службы и повышенную безопасность для электромобилей и портативной электроники.