Вчені з Токійського наукового інституту представили інноваційний квазітвердий електроліт, прагнучи підвищити безпеку, екологічність і простоту в переробці літій-іонних акумуляторів. Новий матеріал, названий 3D-SLISE (квазітвердий електроліт з тривимірним слизоподібним інтерфейсом), може кардинально змінити підходи до виробництва та утилізації акумуляторів, вирішуючи критичні проблеми галузі.
Технологія 3D-SLISE дозволяє уникнути використання спеціальних умов зберігання, таких як сухі приміщення та рукавички, а також не потребує високих температур під час виробництва. Матеріал, що представляє собою матрицю на основі води та боратів, поєднується з літієвими сіллю та карбоксиметилцелюлозою, створюючи слизоподібний інтерфейс, що сприяє вільному руху літієвих іонів.
Ця тривимірна іонна провідність забезпечує високу ефективність електроліту. Дослідники створили два різні варіанти суспензій: один призначений для електродів, а інший — для квазітвердого електролітного шару. Суспензія електродів була змішана з оксидом літію-кобальту та титанатом літію, тоді як інша розташовувалася між електродами.
Літій-іонні акумулятори з новим електролітом продемонстрували можливість зарядки та розрядки за 20 хвилин і зберігали працездатність понад 400 циклів при кімнатній температурі. Електроліт досягнув іонної провідності 2,5 мілісименс на сантиметр, а енергія активації склала лише 0,25 еВ, що підтверджує його ефективність в умовах навколишнього середовища.
Ще одним важливим аспектом є те, що виробництво не потребує складного контролю навколишнього середовища. Суспензії можна висушувати при кімнатній температурі, що значно спрощує масштабування для промислових цілей. Цей підхід не тільки зменшує витрати на виробництво, але й сприяє зниженню вуглецевого сліду.
Крім того, 3D-SLISE має ще одну важливу перевагу: він є водорозчинним, що дозволяє легко переробляти батареї. Оскільки він не містить токсичних розчинників чи інших небезпечних сполук, активні матеріали можна вилучати просто замочуючи електроди у воді. Це рішення дозволяє уникнути агресивних методів і витратних процесів, що робить переробку більш ефективною та доступною.
Таким чином, новий електроліт відкриває нові можливості для розвитку циклічної економіки в галузі акумуляторів, даючи змогу повторно використовувати матеріали замість їх утилізації.
