Возобновляемые источники энергии, такие как ветер или фотоэлектрические, работают с перебоями. Пики производства не обязательно следуют за пиками спроса. Поэтому сохранение зеленой энергии имеет важное значение для отказа от ископаемого топлива. Энергия, вырабатываемая фотоэлементами, накапливается в течение дня, а энергия ветра, когда дует ветер, используется позже, когда это необходимо.
Что у нас есть сейчас?
Литий-ионная технология в настоящее время является самой эффективной технологией хранения энергии на основе аккумуляторов. Литий-ионные аккумуляторы используются в небольшой электронике (смартфоны, ноутбуки) и являются лучшим вариантом для электромобилей. Их недостаток?
Литий-ионные аккумуляторы могут загореться, например, из-за производственных проблем. Частично это связано с наличием жидких органических электролитов в современных батареях. Эти органические электролиты необходимы для аккумулятора, но они легко воспламеняются.
Решение?
Переход с жидкого горючего электролита на твердый (i.е., переход на "твердотельные" батареи). Это очень сложный шаг, поскольку ионы лития в твердых телах менее подвижны, чем в жидкостях.
Эта низкая мобильность ограничивает характеристики аккумулятора с точки зрения скорости заряда и разряда.
Открытие, сделанное UCLouvain
Ученые искали материалы, которые могли бы сделать эти будущие полностью твердотельные батареи. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе недавно обнаружили такой материал.
Его имя? LiTi2 (PS4) 3 или LTPS. Исследователи наблюдали в LTPS самый высокий коэффициент диффузии лития (прямая мера подвижности лития), когда-либо измеренный в твердом теле. LTPS показывает коэффициент диффузии намного выше, чем у известных материалов.
Результаты опубликованы в научном журнале Chem от Cell Press.
Открытие? Подвижность лития напрямую связана с уникальной кристаллической структурой (i.е., расположение атомов) LTPS.
Понимание этого механизма открывает новые перспективы в области литий-ионных проводников и, помимо LTPS, открывает путь к поиску новых материалов с аналогичными механизмами диффузии.
Что дальше?
Исследователям необходимо продолжить изучение и улучшить материал, чтобы его можно было коммерциализировать в будущем. Это открытие, тем не менее, является важным шагом в понимании материалов с чрезвычайно высокой подвижностью ионов лития, которые в конечном итоге необходимы для разработки «полностью твердотельных» батарей будущего.
Эти материалы, включая LTPS, могут в конечном итоге использоваться во многих технологиях, которые мы используем в нашей повседневной жизни, от автомобилей до смартфонов.
Это исследование было проведено в сотрудничестве с Toyota, которая оказала научную и финансовую поддержку исследования.
Был подан патент, в котором исследователи UCLouvain указаны в качестве изобретателей.