Настоящий прорыв в области аккумуляторных технологий представила команда ученых из Международной высшей школы Университета Цинхуа в Шэньчжэне в сотрудничестве с учеными из Тяньцзиньского университета. Исследователям удалось разработать новый метод, который существенно повышает прочность, долговечность и надежность твердотельных аккумуляторов, особенно в условиях низких температур или при высоких нагрузках. Результаты их работы, представленные в статье под названием „Гибкий межфазный слой твердого электролита для твердотельных аккумуляторов“, были опубликованы в авторитетном научном журнале Nature 29 октября 2025 года, о чем сообщает ресурс IT-Home.
Твердотельные аккумуляторы по праву считаются технологией будущего для электромобилей. Они обладают большей энергоемкостью и значительно безопаснее современных жидкостных батарей, которые подвержены риску перегрева и возгорания. Однако путь к их массовому производству оказался непростым. Основными препятствиями стали склонность таких батарей к образованию трещин и снижение производительности при быстрой зарядке или эксплуатации в морозную погоду.
Чтобы решить эту проблему, команда из Университетов Цинхуа и Тяньцзиня разработала инновационный защитный слой для поверхности аккумулятора, который они образно назвали „гибкой броней“. Традиционно этот слой, известный как межфазный слой твердого электролита (SEI), отличается высокой твердостью, но одновременно с этим хрупкостью, что приводит к его растрескиванию под давлением. После появления трещин наблюдается неравномерное накопление лития, что, в свою очередь, сокращает срок службы аккумулятора.
Действуя по принципиально новому подходу, исследователи вместо того, чтобы увеличивать твердость SEI, сосредоточились на его гибкости. Используя серебросодержащие соединения, такие как Ag₂S и AgF, они создали слой, способный незначительно деформироваться без разрушения. Такая гибкость способствует поддержанию стабильной структуры аккумулятора, одновременно обеспечивая беспрепятственное движение ионов лития.
В ходе испытаний аккумуляторы с новым покрытием продемонстрировали впечатляющие результаты: они проработали более 4 500 часов при интенсивной эксплуатации и сохраняли стабильность свыше 7 000 часов при температуре –30°C. Эти условия обычно приводят к отказу других типов твердотельных аккумуляторов.
Архитектура нового покрытия представляет собой уникальное сочетание мягких и жестких материалов, интегрированных в постепенную, многослойную структуру. Такой подход эффективно снижает внутреннее напряжение, предотвращает образование трещин и обеспечивает равномерное распределение лития в процессе зарядки и разрядки, что напрямую влияет на эффективность и долговечность батареи.
Руководителями проекта выступили профессора Фэйюй Кан и Яньбин Хэ из Международной высшей школы Университета Цинхуа, а также Цюаньхун Ян из Тяньцзиньского университета. Научная работа получила значительную поддержку от Национального фонда естественных наук Китая, Национальной ключевой научно-исследовательской программы и Инновационного плана в области науки и технологий Шэньчжэня.
Важно отметить, что данное исследование, несмотря на свой революционный характер, пока не означает готовность твердотельных аккумуляторов к массовому производству. Тем не менее, оно открывает перспективный путь для повышения надежности твердотельных батарей в экстремальных условиях эксплуатации, что, несомненно, будет способствовать их будущему коммерческому внедрению.
