По мере роста спроса на электромобили увеличивается и интерес к твердотельным аккумуляторам, которые могут прийти на смену небезопасным литий-ионным. Однако их распространению препятствует низкая ионная проводимость полимерных электролитов и недостаточная химическая стабильность сульфидных электролитов. Ученые из Южной Кореи разработали более эффективный вариант полимерного электролита.

В отличие от литий-ионных, полиэлектролитные твердотельные батареи сохраняют стабильность даже в случае аварий и имеют низкий риск возгорания. Вдобавок, при той же массе и размере их энергетическая плотность в 1,5–1,7 раза выше, поэтому они служат дольше.

Новый сополимерный электролит, созданный в Пхоханском университете науки и технологии, способен контролировать свою структуру с помощью электростатических взаимодействий. Такой подход позволяет решить фундаментальную проблему пониженной подвижности ионов в мертвых зонах, которые неизбежно возникают в традиционных двухмерных морфологиях, пишет Science Daily.

Новый электролит был разработан методом управления электростатическим взаимодействием в полимерном электролите в наномасштабе. Ученые синтезировали ряд электролитов с различной силой этих взаимодействий и подтвердили наноструктуру с помощью метода малоуглового рентгеновского рассеяния. Затем исследователи оценили распределение ионов внутри наноструктуры, впервые в Корее проведя моделирование молекулярной динамики. Это позволило им определить распределение заряда при нескольких ангстремах. Именно эта стало ключом к новой трехмерной морфологии с низкой симметрией.

Обычно такая морфология наблюдается в биметаллических соединениях, но не в полимерных электролитах. Вдобавок ученые впервые предложили метод производства твердого электролита с проводимостью в 10 раз выше, чем в двухмерной морфологии.

Исследование, по словам авторов, позволит ускорить процесс коммерциализации твердотельных батарей и разработку безопасных аккумуляторов для чистого транспорта.