Ученые из Стэнфорда нашли решение для хрупкости твердотельных батарей

Исследователи предложили наносить ультратонкое покрытие из ионов серебра на керамический электролит. Метод предотвращает появление трещин и продлевает срок службы аккумуляторов.

Прорыв в создании аккумуляторов нового поколения совершили ученые из Стэнфордского университета. Им удалось решить ключевую проблему, которая десятилетиями тормозила развитие твердотельных батарей, — хрупкость их керамического электролита, сравнимую с обычной фарфоровой чашкой.

Исследователи разработали инновационный метод нанесения ультратонкого покрытия из ионов серебра (Ag+). Технология, подробно описанная в ScienceDaily, заключается не в простом напылении металла, а в его интеграции в структуру материала. На электролит наносится слой серебра толщиной всего около 3 нанометров, после чего образец подвергается термообработке при температуре 300 °C. В результате атомы серебра мигрируют внутрь керамики на глубину 20–50 нанометров, создавая внутренний армирующий барьер.

Это простое и экономичное усовершенствование кардинально меняет свойства материала. Ионы серебра, замещая более мелкие ионы лития в кристаллической решетке, повышают устойчивость электролита к механическим нагрузкам и многочисленным циклам зарядки-разрядки. Технология предотвращает появление новых микротрещин и эффективно замедляет распространение уже существующих дефектов.

Твердотельные батареи считаются наследниками современных литий-ионных аккумуляторов. Они обещают большую емкость, исключительную скорость зарядки и повышенную безопасность, поскольку исключают использование легковоспламеняющегося жидкого электролита