Китайски учени разработиха миниатюрна литиево-йонна батерия на изцяло керамична основа, способна да работи стабилно при температури, значително по-високи от точката на кипене на водата. Това ще позволи да се избегнат нестабилността и взривоопасността на течните електролити в съвременните литиеви батерии, чиято работна температура рядко надвишава 60°C. Tова означава създаването на надеждни и безопасни миниатюрни батерии са необходими за носимата електроника, интернет на нещата и космоса.

За разработката съобщиха учени от Университета Синхуа. Експерименталният елемент запази работоспособността си при нагряване до 150°C, а също така издържа в продължение на 20 секунди на краткотраен топлинен удар до 300°C без забележима загуба на характеристики.

За разлика от обикновените литиево-йонни батерии, при които литиевите йони се движат в течен електролит, новата батерия използва твърда керамична среда. Това значително намалява риска от възпламеняване: традиционните течни електролити са летливи и могат да се възпламенят при прегряване, пробиване или механично увреждане на елемента. За сравнение, обикновените литиево-йонни батерии обикновено се експлоатират безопасно в диапазон от около -20 до +60°C, докато новият образец е проектиран за стабилна работа в диапазон от 0 до 150°C.

Сериозно предизвикателство за учените се оказа запазването на механичната якост на електролита при намаляване на дебелината му. Тънките керамични слоеве намаляват съпротивлението при преноса на йони, но стават по-крехки, докато по-дебелите повишават якостта, но влошават електрохимичните характеристики и пречат на миниатюризацията. За да заобиколят това ограничение, изследователите предложиха многослойна архитектура без анод: керамичните слоеве се формират и свързват по такъв начин, че да се създаде най-добър контакт между тях и да се осигури стек-конструкция, чиито размери могат гъвкаво да се адаптират към различни задачи.

Важна особеност на разработката е работата без външно налягане, което често се изисква от лабораторните твърдотелни батерии за поддържане на плътен контакт между слоевете. Това също така ще позволи производството на батерии при нормално атмосферно налягане, което потенциално прави технологията относително евтина.

Разработчиците не възнамеряват да се стремят към производството на незапалими тягови батерии, но считат, че за захранването на миниатюрна електроника е необходима батерия, която е максимално безопасна при експлоатация. Умните часовници с такива батерии могат случайно да бъдат изпуснати в тенджера с вряща вода, без това да доведе до възпламеняване на батерията на устройството. Още повече, подобни батерии ще бъдат търсени за милиарди сензори на системи за безопасност с най-различно предназначение, без риск от пожар просто поради повреда на батерията.