Наукова спільнота невпинно шукає шляхи вдосконалення технології твердотілих акумуляторів, і, схоже, Китай вийшов у лідери цієї інноваційної гонки. Після прориву, який дозволив вмістити більше енергії в акумулятор того ж об’єму, дослідники з Китайської академії наук, імовірно, створили революційну твердотілу батарею. Вона вражає високою щільністю енергії, надшвидкою зарядкою та долає типові виклики, властиві цьому класу накопичувачів енергії.
Як випливає з назви, у твердотілих батареях використовуються тверді електроліти — матеріали, здатні проводити іони між електродами. Це відрізняє їх від рідких або гелевих полімерних аналогів, що застосовуються у звичайних акумуляторах, і потенційно обіцяє вищу продуктивність та безпеку.
“Команда розробників повідомляє про твердотілу літій-металеву батарею з енергетичною щільністю 451,5 Вт·год/кг. Це більш ніж удвічі перевищує показники комерційних акумуляторів на основі літій-залізо-фосфату, які зараз використовуються в електромобілях. Крім того, батарея витримала стабільне циклування протягом 700 повних циклів заряд-розряд, зберігаючи 81,9% своєї початкової ємності”, — зазначається в офіційному релізі.
Простими словами, цей новий акумулятор здатен накопичувати значний заряд, заряджається надзвичайно швидко — лише за 3 хвилини — і зберігає свою ємність протягом тривалого терміну експлуатації. За словами науковців, цього вдалося досягти завдяки унікальній стратегії “сумісної пластифікації розчинником”. Цей підхід передбачає введення спеціального розчинника, який покращує взаємодію між полімером та стабільними пластифікаторами.
Дослідники фактично стабілізували та зміцнили структуру електролітів
Наукова робота вказує на те, що “звичайні пластифікатори”, що використовуються в електролітах на основі полівініліденфториду (PVDF) — типу полімеру, який застосовується в передових акумуляторних технологіях, — мають низьку електрохімічну стабільність. Застосовуючи стратегію “сумісної пластифікації розчинником”, дослідники фактично формують захисну плівку. Ця плівка, що складається з межового шару, насиченого фторидом літію, утримує пластифікатори “заблокованими” в полімерній структурі. Для підвищення сумісності використовується тимчасовий летючий розчинник — ацетон, який випаровується в процесі формування цієї захисної плівки.
“Це відкриття може значно наблизити нас до створення більш практичних конструкцій літій-металевих акумуляторів. Вони матимуть високу щільність енергії, більший запас потужності та підтримуватимуть швидке заряджання, як це продемонстровано в дослідженні. Ці досягнення матимуть колосальний вплив на галузь електромобілів, суттєво збільшуючи їхній загальний запас ходу”, — підкреслює видання BGR.
Попри значний прогрес останніх років, твердотілі акумуляторні блоки живлення, які вже існують, все ще стикаються з низкою викликів. Зокрема, щільні твердотілі батареї схильні до утворення металевих наростів (дендритів) при роботі з високими струмами. Ці дендрити можуть спричиняти короткі замикання або більш серйозні пошкодження.
Отже, попри те, що вдосконалення твердотілих батарей ще триває, очевидно, що розробки в галузі акумуляторних технологій розвиваються надзвичайно динамічно. Нова китайська твердотіла батарея потенційно може перевершити літієві аналоги за частку їхньої вартості, а ядерні батареї, якщо вони стануть реальністю, взагалі можуть кардинально змінити наше уявлення про портативні джерела живлення.
Залізний аргумент: новий китайський акумулятор на 6 000 циклів у 80 разів дешевший за літієвий
Думка UA Новини: Цей прорив китайських науковців може стати справжнім game-changer’ом для ринку електромобілів, обіцяючи значно вищу автономність та зменшення часу зарядки. Це також стимулюватиме інновації серед конкурентів та може призвести до зниження цін на електромобілі в майбутньому.
Оригінал статті: itc.ua