Учёные из Технического университета Мюнхена и исследовательского центра TUMint.Energy совершили прорыв, способный изменить облик будущих аккумуляторов. Команда под руководством профессора Томаса Ф. Фесслера разработала уникальный материал, состоящий из лития, сурьмы и небольшого количества скандия. Главное достижение — рекордная ионная проводимость: литиевые ионы двигаются внутри этого соединения на 30% быстрее, чем в любом ранее известном материале.
Секрет в структуре. Учёные обнаружили, что замена части атомов лития на атомы скандия вызывает изменения в кристаллической решётке, формируя специальные «вакансии» — пустоты, через которые ионы могут свободно перемещаться. Такой подход позволил не только достичь беспрецедентной скорости, но и открыть целый новый класс соединений.
Подтвердить столь высокие показатели оказалось непросто. Из-за того, что материал проводит не только ионы, но и электроны, стандартные методы измерений не подошли. В дело вмешалась лаборатория электрохимии под руководством профессора Губерта Гастайгера, где исследователь Тобиас Кутш адаптировал технику измерений под особенности проводника.
Как отметил профессор Фесслер, этот материал может стать отличной добавкой для электродов благодаря двойной проводимости и термостабильности. Кроме того, его можно производить стандартными химическими методами, что упрощает дальнейшее масштабирование. В свете перспективной практической ценности разработка уже запатентована.
Примечательно, что для достижения результата потребовалось всего одно дополнительное вещество — скандий. В отличие от предыдущего рекордсмена, в котором использовались пять вспомогательных элементов, новая формула намного проще. И, как подчёркивает соавтор исследования Цзинвэнь Цзян, эта схема может быть применена и к другим системам, включая соединения лития с фосфором.
Таким образом, речь идёт не просто о новой технологии, а о принципе, способном кардинально улучшить характеристики аккумуляторов — от смартфонов до электромобилей. И, возможно, сократить время зарядки до нескольких минут.
