Новая конструкция батареи может увеличить запас хода вашего электромобиля.

Группа южнокорейских ученых сообщила о значительном прорыве в технологии аккумуляторов для электромобилей, представив литий-металлический аккумулятор без анода, который почти вдвое увеличивает плотность энергии без увеличения размеров батареи. Эта работа, являющаяся результатом совместных усилий POSTECH, KAIST и Национального университета Кёнсан, может стать ключом к тому, чтобы наконец-то обеспечитьэлектромобилям большой запас хода и надежность в условиях низких температур, которых им так не хватало.

Увеличиваем энергию в том же объеме батареи.

Исследовательская группа под руководством профессора Суджин Пак и доктора Дон-Ёб Хана из POSTECH продемонстрировала батарею с плотностью энергии 1270 Вт·ч/л. Для сравнения, большинство литий-ионных батарей в современных электромобилях имеют плотность около 650 Вт·ч/л. Объемная плотность имеет огромное значение для автопроизводителей, поскольку каждый дюйм и каждый фунт имеют значение при проектировании шасси автомобиля.

Секрет здесь в «бесанодной» конструкции. В стандартной батарее используется графитовый анод, который служит хранилищем лития. В новой версии этого хранилища нет. При зарядке батареи ионы лития перемещаются с катода и осаждаются непосредственно на медный коллектор. Удаление громоздкого анода освобождает огромное количество внутреннего пространства, позволяя увеличить мощность батареи без увеличения её физических размеров .

Эта концепция годами считалась «святым Граалем» науки о батареях, но её реализация крайне сложна. Обычно литий откладывается неравномерно, образуя крошечные игольчатые шипы, называемые дендритами. Эти шипы могут пробивать внутренние слои батареи, вызывая короткие замыкания, возгорания или очень короткий срок службы.

Для решения этой проблемы команда разработала двухэтапный план стабилизации.

Во-первых, они разработали «обратимый носитель» — полимерную рамку, заполненную наночастицами серебра, которые действуют как направляющая, обеспечивая плавное осаждение лития. Во-вторых, они использовали специально разработанный «электролит», который создает защитный поверхностный слой из оксида лития и нитрида лития. Этот слой, по сути, действует как щит, предотвращая рост опасных дендритов, но при этом позволяя ионам свободно перемещаться.

Результаты испытаний оказались впечатляющими. Даже в условиях высоких нагрузок батарея сохранила почти 82% своей емкости после 100 циклов. Что особенно важно, команда тестировала это с использованием «пакетных элементов», которые гораздо ближе к реальным форматам батарей, используемых в настоящих автомобилях . Это значительно повышает вероятность того, что технология перейдет из лабораторных условий в серийное производство.

Для тех, кто планирует приобрести электромобиль, это может означать значительно больший пробег на одном заряде и гораздо меньшее беспокойство по поводу запаса хода зимой. Хотя дата коммерческого выпуска пока неизвестна, исследователи уверены, что нашли реалистичный путь к созданию более безопасной и вместительной батареи, способной выдерживать нагрузки ежедневной езды.

Статья "Новая конструкция батареи может увеличить запас хода вашего электромобиля" впервые появилась на сайте Digital Trends .