Твердотельные аккумуляторы считаются ключевой технологией будущего: они могут накапливать больше энергии и не зависят от легковоспламеняющихся материалов, как современные литий-ионные аккумуляторы. Исследователи из TUM и TUMint.Исследования в области энергетики в настоящее время сделали значительный шаг в направлении совершенствования твердотельных аккумуляторов. Они разработали новый материал из лития, сурьмы и скандия, который проводит ионы лития более чем на 30% быстрее, чем любой ранее известный материал.
Команда, возглавляемая проф. Томас Ф. Фесслер с кафедры неорганической химии, специализирующийся на новых материалах, частично заменил литий в соединении антимонида лития металлическим скандием. Это создает особые промежутки, так называемые вакансии, в кристаллической решетке проводящего материала. Эти промежутки помогают ионам лития перемещаться легче и быстрее, что приводит к установлению нового мирового рекорда по ионной проводимости.
Поскольку измеренная электропроводность намного превышала электропроводность существующих материалов, команда сотрудничала с кафедрой технической электрохимии под руководством проф. Хьюберт Гастайгер из TUM подтвердил результат. Соавтор Тобиас Кутш, проводивший валидационные тесты, прокомментировал: "Поскольку материал также проводит электричество, это представляло особую проблему, и нам пришлось соответствующим образом адаптировать наши методы измерений".
Фесслер видит большой потенциал в новом материале: "Наш результат в настоящее время представляет собой значительный прогресс в фундаментальных исследованиях. Включив небольшое количество скандия, мы открыли новый принцип, который может стать основой для других комбинаций элементов. Хотя еще предстоит провести множество тестов, прежде чем материал можно будет использовать в аккумуляторных элементах, мы настроены оптимистично. Материалы, которые проводят как ионы, так и электроны, особенно хорошо подходят в качестве добавок к электродам. Учитывая многообещающее практическое применение, мы уже подали заявку на патент на нашу разработку". В дополнение к более высокой электропроводности материал также обладает термостойкостью и может быть получен с использованием хорошо зарекомендовавших себя химических методов.
Исследователи даже открыли совершенно новый класс веществ благодаря своей работе, как утверждает первый автор Цзинвэнь Цзян, ученый из TUMint.Energy Research подчеркивает: "Наша комбинация состоит из лития и сурьмы, но та же концепция может быть легко применена к литий-фосфорным системам. В то время как предыдущий рекордсмен полагался на литий-серу и требовал пяти дополнительных элементов для оптимизации, нам нужен только скандий в качестве дополнительного компонента. Мы считаем, что наше открытие может иметь более широкие последствия для повышения проводимости в широком спектре других материалов".
Комментарии