Исследователи из Корейского института науки и технологий (KAIST) в сотрудничестве с компанией LG Energy Solution представили технологию, которая позволяет аккумуляторам электромобилей заряжаться в рекордно короткие сроки — примерно за 15 минут.
Об этом сообщает ProIT
Преимущества и инновации литий-металлических аккумуляторов
Современные электромобили, несмотря на решенную проблему запаса хода, все еще ограничены длительным временем зарядки. Обычно в большинстве моделей используются литий-ионные батареи, которые, хотя и безопасны, но уже достигли предела своей энергоемкости. Новейшие литий-металлические аккумуляторы имеют анод из сверхтонкого слоя чистого лития, что позволяет значительно повысить плотность энергии и увеличить расстояние, которое может преодолеть электромобиль без подзарядки.
Несмотря на потенциал, эти аккумуляторы сталкиваются с серьезной проблемой — во время быстрой зарядки на аноде образуются игловидные структуры, известные как дендриты. Они могут повредить внутреннюю структуру батареи, привести к короткому замыканию, снижению емкости или даже возгоранию.
Технологический прорыв: как удалось ускорить зарядку
Команда под руководством профессора Хи-Така Кима проанализировала процесс образования дендритов и выяснила, что их появление связано с неравномерной межфазной когезией металлического лития, возникающей при интенсивном токе во время быстрой зарядки. Для исследования ученые применили криогенную просвечивающую электронную микроскопию и непосредственно наблюдали образование кристаллических областей размером 5–8 нанометров при быстрой зарядке.
Чтобы предотвратить формирование дендритов, исследователи экспериментировали с различными электролитами. Наилучших результатов удалось достичь с жидкими электролитами, которые не образуют сильных химических связей с анионами лития, что позволило избежать образования дендритов даже при высоких скоростях зарядки. В ходе испытаний мощный аккумулятор с таким электролитом заряжался с 5% до 70% всего за 12 минут, выдерживая более 350 циклов зарядки-разрядки. Высокоэнергетическая версия батареи с энергоемкостью 386 Вт·ч/кг достигла заряда с 10% до 80% за 17 минут и сохраняла стабильность в течение 180 циклов.
“Это исследование стало ключевой основой для преодоления технических проблем, связанных с литий-металлическими аккумуляторами, благодаря пониманию структуры межфазного интерфейса. Оно преодолело главную преграду на пути внедрения литий-металлических аккумуляторов для электромобилей”, — объясняет профессор кафедры химической и биомолекулярной инженерии в KAIST Хи Так Ким.
Результаты этой работы опубликованы в журнале Nature Energy. Новые разработки значительно приближают массовое внедрение быстрозарядных и долговечных аккумуляторов в будущих электромобилях.
