В 10 раз лучше литий-ионных: инженеры представили твердотельные батареи нового поколения
Инженеры из Университета Калифорнии в Сан-Диего совместно с LG Energy Solution разработали новый тип перезаряжаемого твердотельного аккумулятора.
Подробности сообщили на сайте университета.
Ученые объединили в одном устройстве твердотельный электролит из сульфида и кремниевый анод, полностью отказавшись от жидких элементов и углерода. Во время испытаний батарея доказала свою безопасность, долговечность и высокую энергоемкость. Прототип выдержал 500 циклов зарядки и разрядки, сохранив 80% емкости при комнатной температуре. Технология открывает большие перспективы для электротранспорта, хранилищ электроэнергии и других сфер.
Кремниевые аноды (положительные электроды) отличаются большой плотностью энергии, она в 10 раз выше по сравнению с графитовыми аналогами, которые чаще всего используют в современных литий-ионных батареях. В то же время кремниевые электроды сильно расширяются в процессе зарядки, разлагаются жидкими электролитами и быстро теряют свою производительность. Инженеры нашли выход из ситуации, заменив жидкость твердым микрокремнием, который намного дешевле популярного нано-кремния.
"Новая конфигурация, при которой используются аноды из сплавов, такого как кремний, позволит улучшить работу батарей", — сказал Даррен Тан, ведущий автор и соучредитель стартапа UNIGRID Battery, который получил лицензию на технологию.
Раньше в твердотельных батареях использовали анод из металлического лития, однако такие устройства заряжались медленно и требовали достаточно высокой температуры (60 градусов по Цельсию или выше). Кремниевый компонент может перезаряжаться намного быстрее при комнатной температуре. Удалив из анода углерод, ученые существенно уменьшили межфазный контакт с сульфидным электролитом и устранили потерю емкости, свойственную системам на жидкой основе.
В результате команда получила аккумуляторы с хорошими показателями, низкой стоимостью производства и при этом экологически безопасные. LG в ближайшем будущем намерена использовать их в своих устройствах. Кроме того, эти батареи смогут использоваться в аэротакси, электромобилях и другой технике, которая нуждается в высокой энергоемкости.
"Благодаря последним открытиям LG Energy Solution намного ближе к реализации технологии полностью твердотельных аккумуляторов, которая значительно разнообразит нашу линейку аккумуляторов", — заявил представители компании Мен-Хван Ким.