German engineers 10 times reduced the charging time of solid-state batteries

Подолано один з головних недоліків перспективної технології: твердотільний акумулятор з нових недорогих матеріалів повністю заряджається всього за 60 хвилин замість звичайних 10-12 годин.

Команда дослідників з Юліхского дослідного центру (Німеччина) представила нову технологію створення твердотільних акумуляторів з прискореною підзарядкою. Батареї такого типу відрізняються більш високою щільністю енергії і схильні до ризику загоряння менше, ніж літій-іонні аналоги.

Однак у них є серйозний недолік - слабкий струм заряду і розряду. Зазвичай на повну зарядку твердотільного акумулятора йде 10-12 годин - набагато більше, ніж у накопичувачів з рідким електролітом.

Як пояснює Science Daily, рідкий електроліт в літій-іонних батареях створює ідеальні умови для передачі енергії. Електроди мають нерівну текстуру і вбирають рідину, як губки, створюючи велику контактну поверхню. У твердотільних акумуляторів опір між електродами і електролітом занадто високий, що перешкоджає швидкій підзарядці.

Інженери знайшли спосіб знизити опір на кордоні електрода і електроліту за рахунок використання компонентів з подібних за структурою і текстурою матеріалів.

«Анод, катод і електроліт виконані з фосфатних сполук. Завдяки цьому нам вдалося домогтися заряду в 3 кулона при ємності 50 мА · год / грам », - розповів керівник дослідження доктор Герман Темпель.

За словами вченого, технологія дозволяє в 10 разів збільшити швидкість підзарядки акумулятора і знизити витрати часу на це до однієї години. В ході випробувань накопичувач витримав 500 циклів зарядки і розрядки без втрати стабільності. Ємність при цьому знизилася лише на 16%.

Темпель підкреслив, що компоненти для батареї коштують дешево, а процес виробництва не вимагає великих витрат. Більш того, при виготовленні твердотільних акумуляторів такого типу майже не застосовуються токсичні речовини, які потрібні для створення літій-іонних накопичувачів.

Результати дослідження опубліковані в журналі ACS Applied Materials & Interfaces. Інженери вже запатентували технологію. За їхніми розрахунками, на практиці ємність твердотільного акумулятора складе 120 мА · год / г, що можна порівняти з літій-іонними аналогами. Використовувати їх можна буде в цілому ряді пристроїв - від електромобілів і гаджетів до портативних медичних пристроїв.

Раніше команда японських вчених знизила  опір на кордоні електрода і твердого електроліту, використовуючи схожу методику. При виготовленні батареї вони використовували ультрависокий вакуум, який допоміг позбавити кордону матеріалів від домішок. В результаті опір знизився в два рази, а акумулятор став заряджатися за секунди.