Американские учёные решили проблему деградации аккумуляторов будущего

Одними из перспективных для электромобилей считаются литийметаллические аккумуляторы. Максимальная теоретическая ёмкость литийметаллических батарей более чем в два раза превышает ёмкость литийионных аккумуляторов. Аккумуляторы будущего смогут запасать до 500 Вт·ч/кг, что в два раза увеличит пробег электрокаров на одном заряде аккумулятора. Оставалась проблема быстрой деградации батарей с чистым литием в аноде, но американцы с ней справились.

Источник изображения: Jie Xiao/Pacific Northwest National Laboratory

Исследователи из Тихоокеанской национальной лаборатории Министерства энергетики США (PNNL) нашли возможность продлить работу литийметаллических аккумуляторов без существенной деградации анода. Раньше для этого предлагалось наносить на анод более толстый слой лития. Но химические процессы в ходе множества циклов заряда и разряда всё равно разрушали литий и, как следствие, анод, что вело к быстрому снижению ёмкости.

Секрет новой разработки PNNL кроется в использовании тонких полосок лития на аноде вместо сплошного толстого слоя. Как выяснилось, полоски толщиной 20 мкм создают такие условия для химических реакций на аноде, при которых деградация материала существенно снижается (статья в Nature Energy).

Построенный на таком принципе анод литийметаллической батареи выдержал 600 циклов перезаряда и сохранил при этом 76% ёмкости. Плотность запаса энергии у опытной батареи тоже внушительная 350 Вт·ч/кг, что определённо выше, чем у лучших на сегодня образцов коммерческих литийионных батарей (250300 Вт·ч/кг). Впрочем, в производство эта батарея пока не пойдёт. Учёные стремятся сначала довести плотность хранения энергии до 500 Вт·ч/кг, что оправдает переход на новые накопители энергии.

Следует сказать, что это не единственное исследование, которое обещает приблизить выход литийметаллических аккумуляторов. Очень далеко по пути к коммерциализации этого типа батарей прошли выходцы из Стэндфордского университета. Изобретатели создали стартап QuantumScape и заручились деньгами Билла Гейтса и компании Volkswagen. Завод по выпуску литийметаллических аккумуляторов QuantumScape должен начать выпуск продукции в конце следующего года. Ждать осталось недолго.