Дослідницька група з Технічного університету Мюнхена (TUM) стверджує, що знайшла клас електропровідності вище за середній. Це має дозволити розробити потужніші твердотільні батареї.
Згідно з заявою TUM, це кристалічний порошок, що проводить іони літію краще за середній. Він не містить сірки, але містить фосфор, алюміній та порівняно велику частку літію. На даний момент вчені не будуть точнішими. За словами дослідницької групи, лабораторні вимірювання показали, що цей раніше забутий клас речовин має високу електропровідність.
Кажуть, що хімікам Мюнхенського технічного університету вдалося за короткий проміжок часу отримати близько дюжини нових споріднених сполук, які містять, наприклад, кремній або олово замість алюмінію. Ця широка матеріальна основа дозволяє швидко оптимізувати властивості. Таким чином, синтезовані порошки є перспективними кандидатами в електроліти для майбутніх твердотільних батарей, робить висновок мюнхенська компанія.
Дослідження на дослідному нейтронному джерелі Хайнца Майєра-Лейбніца зробили вирішальний внесок у відкриття перспективного класу електролітних матеріалів.
«Навіть найлегші атоми можна виявити за допомогою нейтронів, які ми отримуємо з дослідницького реактора. Це пов'язано з тим, що нейтрони взаємодіють з ядрами атомів, а не як рентгенівські промені з оболонкою», - пояснює лікар.
Анатолій Сенишин, який відповідає за так званий порошковий дифрактометр на дослідному реакторі Мюнхен II.
В той час, як звичайні батареї працюють з рідким електролітом, через який іони літію мігрують від анода до катода і назад, твердотільні батареї не містять рідини. Електроліт складається із твердої речовини. Проблема: на сьогоднішній день іони літію здатні лише повільно дифундувати через тверді матеріали.
«Насправді, тверді електроліти, доступні на сьогоднішній день - більшість з них є оксидною керамікою або сполуками на основі сірки - ще не можуть повністю виправдати очікування», - говорить професор Томас Фесслер з кафедри неорганічної хімії, який спеціалізується на нових матеріалах у ТУМ.
Разом зі своєю командою та у тісній співпраці з TUMint Energy Research GmbH та Університетом Аугсбурга він шукає більш ефективні електроліти: «Наша мета полягала в тому, щоб краще зрозуміти перенесення іонів, а потім використовувати ці знання для підвищення провідності».
За допомогою дифракції нейтронів дослідники змогли візуалізувати, як іони використовують вільний простір у кристалічних ґратах для своєї міграції. У новому класі речовин ці вільні простори влаштовані в такий спосіб, що іони можуть однаково добре рухатися у всіх напрямах. Це з високою симетрією кристалів і, мабуть, є причиною «суперионной провідності літію», як висловилася команда TUM. За словами професора Фесслера, це фундаментальне дослідження може «прискорити розробку потужніших акумуляторів».
Проєкт під назвою «Індустріалізація елементів із твердим електролітом» фінансувався Баварським державним міністерством економіки, регіонального розвитку та енергетики.