Главное ограничение роста рынка электромобилей, по мнению исследователей, в ограниченном запасе хода современных аккумуляторов. В первую очередь, это объясняется низкой — около 300 Вт*ч/кг — плотностью энергии литий-ионных батарей. Твердотельные литий-металлические батареи могут достигать 500 Вт*ч/кг и обеспечивать запас хода более 1000 км.

До сих пор развитию литий-металлических батарей мешало отсутствие надежных и производительных твердотельных электролитов, пишет Phys. Таким образом, главной задачей ученых из Западного университета и Университета штата Мэриленд стала разработка нового электролита, сочетающего высокую стабильность по отношению к металлическому литию с высокой ионной проводимостью.

Исследователи начали с нитридов, материала с достаточно высокой стабильностью, но низкой ионной проводимостью. И разработали на их основе β-Li3N. В предварительных испытаниях электролит продемонстрировал 100-кратное увеличение ионной проводимости и большую стабильность по сравнению с имеющимися видами нитридов лития.

Благодаря дефектам в кристаллической структуре, таким как вакантные места, ученые смогли снизить энергетические барьеры и повысить количество подвижных ионов лития. Этот материал поможет преодолеть ограничения, свойственные производительным твердотельным батареям, утверждают авторы исследования.

Несмотря на существенный прогресс в разработке традиционных литий-ионных элементов питания, они остаются объемными, тяжелыми и огнеопасными — не лучшее сочетание качеств для наземного или воздушного транспорта. Китайские ученые представили новую технологию твердотельных литиевых батарей, которая обещает сделать аккумуляторы безопасными и очень недорогими.