Китайські науковці зробили значний прорив у розробці твердотілих акумуляторів, відкривши нові можливості для енергетичних технологій. Дослідники з Китайської академії наук створили інноваційну твердотілу літій-металеву батарею, яка поєднує високу енергетичну щільність, надшвидку зарядку та довговічність, що суттєво перевищує сучасні аналоги для електромобілів.
Про це розповідає ProIT
Вражаючі характеристики нового акумулятора
На відміну від традиційних батарей, у яких електроліти мають рідку чи гелеподібну структуру, нова твердотіла батарея використовує тверді електроліти. Це підвищує безпеку та покращує експлуатаційні характеристики. За результатами дослідження, створений акумулятор має енергетичну щільність 451,5 Вт·год/кг — це більш ніж удвічі перевищує показники літій-залізо-фосфатних акумуляторів, які широко застосовуються у сучасних електромобілях. Водночас, батарея здатна заряджатися всього за три хвилини та зберігає свою ємність навіть після 700 циклів заряджання/розряджання, залишаючи на рівні понад 80% початкової місткості.
“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.
Технологічні інновації та перспективи розвитку
Ключовою особливістю нової батареї стала стратегія «сумісної пластифікації розчинником». Вона полягає у введенні розчинника, який підвищує сумісність між полімером та пластифікатором, що дозволяє створити стійку та міцну структуру електроліту. Використання ацетону як леткого розчинника сприяє формуванню фторид-літієвого шару, який утримує пластифікатори в полімерній сітці та забезпечує стабільність під час роботи.
Завдяки цим технологічним рішенням вдалося подолати одну з основних проблем твердотілих акумуляторів — низьку електрохімічну стабільність пластифікаторів, що використовуються у полімерних електролітах. Проте, попри значні досягнення, у твердотілих батарей залишаються технічні виклики: зокрема, при великих струмах можуть виникати металеві тріщини (дендрити), що здатні спричиняти короткі замикання.
Експерти відзначають, що такі інновації можуть стати основою для створення літій-металевих батарей з високою щільністю, великим запасом потужності та підтримкою надшвидкого заряджання. Це особливо важливо для розвитку електромобілів, оскільки дозволить суттєво збільшити запас ходу та зробити заряджання швидшим і безпечнішим.
Паралельно в Китаї тривають роботи над новим поколінням залізних акумуляторів, які можуть працювати до 6 000 циклів і при цьому коштують у 80 разів дешевше за літієві аналоги. У майбутньому на ринку можуть з’явитися навіть ядерні батареї, здатні змінити уявлення про портативне живлення.
