Дерев'яний електроліт для батарей нового покоління забезпечує рекордну провідність

Сучасні літієві батареї зазвичай використовують рідкий електроліт для перенесення іонів між двома електродами, але вчені, які вивчають тверді альтернативи, виявили деякі захопливі можливості. Серед них і автори нового дослідження, які використовували целюлозу, отриману з деревини, в якості основи для одного з таких твердих електролітів. Він має товщину паперу і може згинатися і розгинатися, реагуючи на цикли роботи батареї.

У чому недолік сучасних батарей

Одним з недоліків електролітів, використовуваних у сучасних літієвих батареях, є те, що вони містять летючі рідини, які несуть ризик загоряння в разі короткого замикання. Тверді електроліти, між тим, можуть бути виготовлені з незаймистих матеріалів, роблять пристрій менш схильним до утворення дендритів та можуть відкрити абсолютно нові можливості для архітектури батарей.

Більшість серед розроблених досі твердих електролітів були виготовлені з керамічних матеріалів, які мають високу ефективність у проведенні іонів, але не дуже добре переносять навантаження під час зарядки та розрядки через свою крихкість. Вчені з Університету Брауна і Університету Меріленда шукали альтернативу, і в якості відправної точки використовували нанофібрілли целюлози, що містяться в деревині.

Що пропонують вчені

Ці полімерні трубки з деревини були з'єднані з міддю для створення твердого іонного провідника, який має провідність, подібну кераміці, і у 10-100 разів кращу за інші полімерні іонні провідники. За словами команди, це відбувається тому, що додавання міді створює простір між целюлозними полімерними ланцюжками для формування "іонних супермагістралей", що дозволяють іонам літію переміщатися з рекордною ефективністю.

А оскільки матеріал тонкий і гнучкий, вчені вважають, що він краще переноситиме навантаження, що виникають при циклічному використанні батареї. Вони також стверджують, що він володіє електрохімічною стабільністю, що дозволяє використовувати літій-металевий анод і високовольтні катоди, або може виступати в якості сполучного матеріалу, в якому укладені надтовсті катоди у батареях високої щільності.

Джерело: brown.edu, nature, newatlas

Ілюстрації: Danilo Alvesd