Резина давно зарекомендовала себя как эффективный изоляционный материал, потому едва ли она может показаться кому-либо хорошим кандидатом на роль электролита в батарее на основе лития. Тем не менее исследователям из Технологического института Джорджии удалось создать инновационный каучуковый материал с высокой проводимостью. В будущем каучуковый электролит можно будет использовать для производства безопасных автомобильных аккумуляторов с большим запасом хода.

В своё время литий-ионные батареи стали движителем революции, преобразив технологии производства множества устройств от смартфонов до электромобилей. К сожалению, из-за специфики их конструкции при перегреве или повреждении аккумулятора всегда существует риск взрыва или возгорания, которое к тому же довольно сложно ликвидировать. Твердотельные электролиты существенно понижают этот риск, однако и они не лишены недостатков. Прежде всего, они хуже приспособлены к эксплуатации при низких температурах, обладают более высоким весом и низкой проводимостью, которая усугубляется нарушениями контакта между электролитом и электродами.

Учёные из Технологического института Джорджии считают, что решением проблем как литий-ионных, так и традиционных твердотельных аккумуляторов может стать каучуковый электролит. Физические свойства эластомера способствуют сохранению хорошего контакта с электродами, а также позволяют компенсировать физическое воздействие на батарею. По словам исследователей, каучуковый электролит не только сохраняет высокую проводимость, но также предупреждает рост дендритов из лития, которые сокращают жизнь элемента питания и со временем приводят к замыканию электродов.

Согласно исследованию «Elastomeric electrolytes for high-energy solid-state lithium batteries», опубликованному в журнале Nature, в каучуковом электролите за проводимость отвечает 3D-матрица из пластиковых кристаллов сукцинонитрила, а резина выполняет функцию «строительных лесов», которые обеспечивают стабильность материала. В ходе лабораторных испытаний при комнатной температуре батареи с каучуковым электролитом продемонстрировали ёмкость 93 мА·ч/г при напряжении 4,5 В. После 1000 циклов перезарядки аккумулятор не потерял ёмкость, а также не имел признаков образования дендритов из лития.

В настоящее время учёные продолжают совершенствовать каучуковый электролит, чтобы повысить его ионную проводимость с целью увеличения плотности энергии аккумуляторов. По словам исследователей, дальнейшее развитие технологии поможет создать более надёжные и энергоёмкие аккумуляторы для электромобилей.