Твёрдотельные батареи получают гибкий "бронированный" слой от китайских учёных, выдерживают морозные условия в прорывном исследовании, опубликованном в журнале Nature

ноя 01, 2025

Команда учёных из Шэньчэньского международного аспирантского колледжа при Университете Цинхуа и Тяньцзиньского университета открыла новый метод повышения прочности, долговечности и надёжности твёрдотельных батарей в условиях холода или высоких мощностей. Их исследование под названием "Удобный твердый электролитный интерфейс для твердых батарей" было опубликовано в журнале Nature 29 октября 2025 года, как сообщается IT-Home.

Твёрдотельные батареи часто описываются как будущее электрических транспортных средств. Они хранят больше энергии и безопаснее, чем современные жидкие батареи, которые могут перегреваться или воспламеняться. Однако прогресс в массовом производстве идёт медленно, так как эти батареи имеют тенденцию покрываться трещинами и терять производительность при быстрой зарядке или в морозные условия.

Чтобы решить эту проблему, команда из Цинхуа и Тяньцзиня разработала то, что они называют гибким "бронированным" слоем для поверхности батареи. Обычно этот защитный слой, известный как твердый электролитный интерфейс (SEI), является жестким, но хрупким, что означает, что он может ломаться под давлением. После появления трещин литий накапливается неравномерно, что сокращает срок службы батареи.

Вместо того чтобы делать SEI более твердым, исследователи сделали его более гибким. Используя серебросодержащие материалы, такие как Ag₂S и AgF, они создали слой, который может немного сгибаться, не ломаясь. Эта гибкость помогает поддерживать стабильную структуру, одновременно позволяя ионам лития свободно перемещаться.

В ходе испытаний батареи с новым покрытием проработали более 4500 часов при интенсивном использовании и оставались стабильными более 7000 часов при –30°C, условиях, которые обычно приводят к сбоям у других твердых батарей.

Дизайн комбинирует мягкие и жесткие материалы в постепенной, слоисто́й структуре. Это снижает внутреннее напряжение, предотвращает образование трещин и поддерживает равномерное распределение лития во время зарядки и разрядки.

Проект возглавили профессора Фэйю Кан и Янбин Хэ из Шэньчэньского международного аспирантского колледжа, а также Цюаньхонг Ян из Тяньцзиньского университета. Исследование поддерживалось Национальным естественнонаучным фондом Китая, Национальной ключевой программой НИОКР и Планом инноваций в области науки и технологий Шэньчжэня.

Это исследование не означает, что твёрдотельные батареи уже готовы к массовому производству. Исследование предлагает потенциальный путь для улучшения надёжности твёрдотельных батарей в экстремальных условиях, что может поддержать будущие коммерческие применения.