Сотрудники Нагойского университета в Японии добились прогресса в совершенствовании материала LLNOF и зафиксировали наивысший показатель ионной проводимости лития среди оксидных твердых электролитов. Эта разработка может послужить значительным этапом в создании более безопасных аккумуляторов с твердотельными элементами.

Ключевое достоинство твердотельных батарей заключается в исключении горючего жидкого электролита, который при повреждении аккумуляторной системы способен спровоцировать возгорание. Тем не менее, до настоящего времени одним из основных препятствий для широкого внедрения таких аккумуляторов оставалось относительно низкое быстродействие перемещения ионов лития внутри твердых компонентов.

Наиболее эффективными являются сульфидные и хлоридные электролиты, однако они обладают повышенной чувствительностью к воздействию влаги и могут выделять вредные газы. Оксидные материалы отличаются большей химической стабильностью, но традиционно уступают им по скорости переноса лития.

Материал LLNOF представляет собой уникальный случай. Уже в 2024 году его электрическая проводимость составляла приблизительно 7 мСм/см, однако сейчас исследователям не только удалось выяснить объяснение такого поведения, но и увеличить этот показатель более чем вдвое.

Проведенные исследования выявили, что при движении иона лития соседний ион фтора одновременно смещается в противоположном направлении, уменьшая энергетический барьер внутри кристаллической структуры. Другими словами, фтор создает свободный проход для лития, существенно ускоряя его перемещение.

Благодаря оптимизации пропорций лития, лантана и вакансий в кристаллической структуре материала, ученым удалось добиться проводимости на уровне 16,3 мСм/см. По сведениям самих исследователей, это наивысший зафиксированный показатель объемной проводимости литиевых ионов среди оксидных твердых электролитов данного типа.

В настоящее время речь идет об изучении материала на фундаментальном уровне, а не о создании готового к использованию аккумулятора. Тем не менее, обнаруженный механизм может послужить основой для разработки нового поколения твердотельных батарей, объединяющих высокую проводимость и безопасность, свойственные оксидным электролитам.