Нова твердотіла батарея: прорив у енергетиці
Дослідники розробили потужну нову твердотілу батарею
Дослідники постійно намагаються вдосконалити технологію твердотілих батарей, і Китай, схоже, очолює цю гонку. Після прориву, який дозволив упакувати більше енергії в батарею того самого розміру, дослідники з Китайської академії наук, можливо, розробили потужну нову твердотілу батарею з вражаючою енергетичною щільністю, надшвидкою зарядкою та подоланням типових проблем цього типу батарей.
Принцип дії твердотілих батарей
Як випливає з назви, твердотілі батареї використовують тверді електроліти — матеріали, що проводять іони між електродами, — на відміну від рідких або гелевих полімерних матеріалів у звичайних батареях, що потенційно забезпечує кращі характеристики та безпеку.
“Команда повідомляє про твердотілу літій-металеву батарею з щільністю 451,5 Вт·год/кг — це більш ніж удвічі перевищує показники комерційних акумуляторних елементів на основі літій-залізо-фосфату для електромобілів. Крім того, батарея витримала “стабільне циклування” протягом 700 циклів із збереженням ємності на рівні 81,9%”, — йдеться у заяві.
Іншими словами, вона достатньо потужна, щоб тримати значний заряд, поповнюється надшвидко — за 3 хвилини — та зберігає свою ємність протягом багатьох циклів. За словами дослідників, цього вдалося досягти завдяки стратегії “сумісної пластифікації розчинником”, яка вводить розчинник для покращення сумісності між полімером і стабільними пластифікаторами.
Стабілізація електролітів
Дослідження свідчить, що “звичайні пластифікатори”, що використовуються в електролітах на основі PVDF — типу полімеру, що застосовується в передових батареях, — мають погану електрохімічну стабільність. Використовуючи стратегію “сумісної пластифікації розчинником”, дослідники, по суті, створюють плівку — насичений фторидом літію межовий шар, — що утримує пластифікатори заблокованими в полімерній мережі. Вони використовують тимчасовий летючий розчинник — ацетон — для підвищення сумісності, який випаровується в процесі формування плівки.
“Це відкриття може призвести до більш практичних конструкцій літій-металевих батарей з високою енергетичною щільністю, більшим запасом потужності та підтримкою швидкого заряджання, продемонстрованих у дослідженні. Це матиме величезні наслідки для технологій електромобілів, кардинально збільшивши їхній загальний запас ходу”, — пише видання BGR.
Незважаючи на те, що дослідження останніх років просунулися вперед — твердотілі батарейні блоки живлення вже існують, — вони все ще мають чимало проблем. Щільні твердотілі батареї схильні до утворення металевих тріщин при великих струмах — так званих дендритів, — які спричиняють коротке замикання або гірші наслідки.
Тож, хоча у твердотілих батареях ще є що вдосконалювати, очевидно, що дослідження в галузі батарейних технологій ведуться хорошими темпами. Нова китайська суцільна залізна батарея може перевершити літієві варіанти за частку вартості, а ядерні батареї можуть змінити все, що ми знаємо про портативне живлення, якщо вони все ж з’являться.
Джерело: BGR
