Ученым удалось добиться прорыва благодаря тому, что они отказались от графитового анода, заменив его литиевым металлом.
В Китае ученые достигли прорыва, который может открыть путь к увеличению запаса хода электромобилей и в целом способствовать электрификации во многих отраслях промышленности. Исследователи из Нанкайского университета перепроектировали систему электролита в литиевых батареях, устранив тем самым критическое препятствие, пишет BGR.
Отмечается, что электролиты в литиевых батареях способствуют перемещению ионов лития. Перемещаясь между электродами, ионы обеспечивают зарядку и разрядку батареи. Традиционные электролиты могут замедлять перенос заряда, но переработанная конструкция улучшает этот процесс за счет ослабления силы удержания ионов лития, что обеспечивает более чистое взаимодействие с электродами.
В издании объяснили, что ученым удалось добиться прорыва благодаря тому, что они отказались от графитового анода, заменив его литиевым металлом. Это изменение позволяет уменьшить толщину и увеличить общую емкость батареи.
Предлагаемые литий-металлические батареи будут использовать меньше электролитов. Без них батарея может хранить больше энергии на единицу веса.
По словам ученых, новая конструкция сохраняет низкую вязкость и ионную проводимость даже в условиях экстремального холода. Ранее исследователи не могли добиться нормальной работы литий-металлических батарей из-за дендритов, которые могут пробить барьер между электродами и вызвать короткое замыкание.
В издании напомнили, что дендриты образуются во время зарядки, когда литий неравномерно накапливается на аноде в процессе, называемом осаждением. Новая конструкция обеспечивает равномерное осаждение, что снижает вероятность образования дендритов.
Исследование, проведенное в лабораторных условиях, показывает, что батареи новой конструкции будут обеспечивать около 700 ватт-часов на килограмм (Вт·ч/кг) при комнатной температуре и около 400 Вт·ч/кг при -50 градусах Цельсия. Современные аккумуляторы для электромобилей обычно имеют емкость 140–200 Вт·ч/кг, что соответствует примерно двукратному или трехкратному увеличению запаса хода.
Кроме того, более легкие аккумуляторы также означают, что дроны и беспилотные аппараты смогут летать дальше с меньшей полезной нагрузкой. Это касается не только военных, но и гражданских дронов, которые занимаются доставкой товаров в некоторых странах мира.
Ранее директор по производству аккумуляторов в BMW Маркус Фальбомер и руководитель программы BMW Neue Klasse Майк Райхельт заявили, что высокие скорости зарядки китайских электромобилей не обходятся без побочных эффектов, призывая покупателей быть трезвыми в своем выборе.
В издании напомнили, что компания BYD утверждает, что мощность ее зарядки с технологией Flash может достигать 1 500 кВт. По словам Фальбомера, производителям нужно быть осторожными с подобными заявлениями.
Фальбомер заверил, что компания BMW также могла бы увеличить мощность зарядки своих новых моделей Neue Klasse до таких значений. Тем не менее, по его словам, это означало бы резкое снижение других важных параметров батареи. Фальбомер уточнил, что речь идет об энергетической плотности и проблемах долговечности.