Современные литий-ионные аккумуляторы стали неотъемлемой частью нашей жизни – от мобильных гаджетов до электромобилей. Их работа основана на движении ионов лития между электродами через проводящую среду (электролит), представленную жидкими или твердыми составами. Жидкие варианты обеспечивают отличную мощность, но несут риски возгорания и токсичных утечек. Твердотельные аналоги безопаснее, но теряют эффективность при быстрой зарядке, заставляя производителей выбирать: энергия или надежность.
Поиск идеального компромисса
Решение этой дилеммы стало главной задачей научной команды. Работы сконцентрировались на создании гель-полимерного электролита, способного объединить в новом поколении АКБ оба жизненно важных качества: пиковую мощность и абсолютную безопасность.
Цифровая революция в материалах
Отказавшись от стандартного подбора решений "вручную", ученые разработали комплексную электрохимико-механическую модель для виртуальных экспериментов. Такой подход позволил быстро и точно определить влияние размера керамических наполнителей на ключевые параметры электролита.
Обнаружение идеального материала
Моделирование выявило оптимум: наночастицы состава Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3. Их введение дало феноменальный эффект – частицы формировали однородную матрицу даже при малой концентрации. Это резко усилило механическую стабильность и ускорило перенос ионов лития. Модель четко показала, что увеличение размера частиц снижает эффективность, а предложенная стратегия сэкономила месяцы практических испытаний.
Инновационный синтез за секунды
Одной из ключевых задач стала разработка быстрого метода синтеза наночастиц. Традиционные технологии требовали более 10 часов и не гарантировали чистоты продукта размером менее 100 нм. Для этого коллектив создал уникальный "пламенный золь-полимерный метод". Его особенность – предварительный быстрый отжиг компонентов в пламени. Данная процедура формирует чистые электролитные частицы всего за 30 минут, что в десятки раз быстрее аналогов.
Международное сотрудничество для лучшего будущего
Разработка исследователей открывает перспективы в качестве альтернативы классическим жидким и твердым растворам. Простой и легко масштабируемый синтез делает технологию идеальной для массового выпуска. Внедрение данной инновации ускорит создание энергонасыщенных и сверхнадежных устройств – от электрокаров до умных гаджетов.
Проект реализован усилиями ученых Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Центра "Идея", Куньминского университета науки и технологий (КНР), МФТИ, Сианьского университета Цзяотун (КНР), XPANCEO (ОАЭ) и Государственного университета "Дубна".
Источник: naked-science.ru
