Рекордная проводимость безопасного литиевого электролита

18.09.2026

Создание безопасных аккумуляторов следующего поколения во многом зависит от того, удастся ли заменить традиционные жидкие электролиты более стабильными твердыми материалами без потери скорости переноса ионов. Именно проводимость электролита определяет, насколько эффективно и быстро внутри батареи перемещаются носители заряда. Ученым из Университета Нагои в Японии удалось сделать важный шаг в этом направлении: разработанный ими твердый электролит продемонстрировал рекордную для безопасных оксидных материалов проводимость ионов лития - 16,3 миллисименса на сантиметр (мСм/см).

Главной особенностью новой разработки оказался не столько сам химический состав материала, сколько обнаруженный механизм перемещения лития. Исследователи установили, что ионы фтора способны непосредственно влиять на движение лития внутри кристаллической структуры. Когда литиевый ион перемещается в свободную позицию, расположенный рядом атом фтора слегка смещается в его сторону. На первый взгляд это незначительное изменение, однако оно заметно перестраивает локальное окружение и облегчает дальнейшее перемещение лития.

Именно этот эффект позволил специалистам объяснить необычно высокую проводимость материала. Смещение иона фтора уменьшает энергетический барьер, который литиевому иону необходимо преодолеть для следующего "прыжка" между позициями кристаллической решетки. Иными словами, фтор в данном случае выступает своеобразным структурным помощником, последовательно облегчая перемещение лития. Подробности этого процесса ученые смогли установить благодаря дифракционному анализу кристаллической структуры.

Объектом исследования стал материал LLNOF, который уже привлекал внимание научного сообщества в 2024 году. Тогда для него была зафиксирована ионная проводимость около 7 мСм/см, однако причины столь высокой подвижности лития оставались неясными. Чтобы разобраться в происходящем на атомном уровне, команда под руководством доцента Такеши Ядзимы более года занималась выращиванием высококачественных монокристаллов LLNOF. Полученные образцы имели размеры в несколько миллиметров и были выращены с использованием метода Бриджмена.

После того как исследователи поняли роль фтора, они смогли перейти от наблюдения необычного свойства к целенаправленной оптимизации материала. Корректируя его химический состав и соотношение компонентов, специалисты добились существенного увеличения скорости переноса ионов. В результате показатель проводимости удалось повысить с 7 мСм/см, продемонстрированных в 2024 году, до рекордных 16,3 мСм/см.

Поиск подобных материалов особенно важен для аккумуляторной отрасли из-за ограничений существующих электролитов. Жидкие электролиты, используемые в традиционных литий-ионных батареях, относятся к пожароопасным компонентам. Сульфидные и хлоридные твердые электролиты способны обеспечивать высокую ионную проводимость, однако при контакте с влагой некоторые из них могут выделять токсичные газы. Оксиды и оксифториды отличаются большей химической стабильностью и безопасностью, но до сих пор заметно уступали наиболее эффективным альтернативам по скорости перемещения ионов.

<< Назад: Sweelin: белковый подсластитель, который слаще сахара в 3500 раз 18.09.2026

>> Вперед: Двойная система антител летучих мышей против опасных вирусов 17.09.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Автомобили Volkswagen с проецированием информации на дорогу 28.10.2018 Концерн Volkswagen рассказал об "умных" автомобильных системах освещения, которые в будущем позволят повысить безопасность дорожного движения. Речь идет о том, чтобы задействовать фары головного света и задние фонари для вывода полезной информации. К примеру, автомобили смогут проецировать на асфальт намерение начать движение, указать направление перестроения, а также сообщить ту или иную информацию транспортным средствам, движущимся в потоке сзади. Данные функции будут особенно полезны в свете грядущей эры самоуправляемого транспорта. Технология в числе прочего предусматривает использование фронтальных микропиксельных HD-фар, содержащих до 30 000 световых элементов. Такие модули смогут проецировать изображение непосредственно на дорожное полотно. Кроме того, технология позволит создать новые системы помощи водителю, такие как оптический ассистент движения в полосе. Что касается задних фонарей, то в них предлагается применять матричные модули. Они позволят выводить различные предупреждения для водителей, едущих сзади. Повышению безопасности при маневрировании будут способствовать новые вспомогательные функции, например, использующий микролинзы оптический парковочный автопилот. Эта система сможет проецировать на дорогу траекторию движения автомобиля во время парковки, предупреждая находящихся поблизости пешеходов о маневрах.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026