Обычному аккумулятору смартфона достаточно пары минут в сильной жаре — и он может вздуться или даже вспыхнуть. А новая разработка команды из Университета Цинхуа спокойно работает там, где другие батареи давно бы сдались: при 150 °C, а в экстремальном режиме выдерживает резкий скачок до 300 °C в течение 20 секунд.
Речь о полностью керамической твердотельной литий‑ионной батарее (ACMLB). Её сделали специально для миниатюрной электроники, которая должна надёжно работать в суровых условиях — например, в датчиках, умных носимых устройствах, аэрокосмической и военной технике.
Главная проблема таких батарей всегда была в компромиссе: чтобы элемент помещался в крошечное устройство, керамические слои должны быть тонкими, но тогда они становятся хрупкими. Учёные нашли изящный выход — собрали батарею по принципу многослойного «пирога»: наложили друг на друга несколько керамических слоёв.
Хитрость ещё и в том, что при совместном нагреве (спекании) на границах слоёв сам собой появляется тонкий химический слой. Он как невидимый клей: заполняет микрозазоры, скрепляет конструкцию и при этом не мешает ионам лития свободно двигаться. В итоге батарея получается и прочной, и ёмкой.
На тестах при комнатной температуре аккумулятор показал хорошую выносливость: после 100 циклов зарядки он сохранил больше 76 % ёмкости, а мощность почти не просела. При этом ему не нужно внешнее давление, и его можно собирать в обычных условиях — не обязательно в дорогой герметичной вакуумной лаборатории. Это значит, что производство может быть заметно дешевле.
«Такая батарея полностью негорюча, она сохраняет форму даже под открытым пламенем и намного безопаснее любых аналогов с жидким, полимерным или композитным электролитом», — подчёркивают авторы исследования. Если технология пойдёт в серию, она может стать стандартом для миниатюрных устройств нового поколения.