Китайские инженеры создали литий-металлический аккумулятор с плотностью энергии, превышающей 600 Вт·ч/кг — это более чем на 50 % выше показателей современных силовых батарей с графитовыми анодами.
Ученым удалось добиться плотности энергии до 600 ватт-часов на кг. Для сравнения: современные коммерческие литиевые батареи с графитовым анодом работают на пределе около 350 ватт-часов на кг.
Интерес к таким решениям особенно высок сейчас, когда активно развивается так называемая низковысотная экономика — дроны и электрические аппараты вертикального взлета и посадки. Их массовое применение упирается в одно и то же ограничение: малая дальность полета. И традиционные батареи этот барьер уже не берут.
Литий-металлические элементы считаются одним из главных кандидатов на замену. У них высокая емкость анода, но до сих пор индустрия не могла совместить три вещи: высокую энергоемкость, долгий срок службы и безопасность. При высоких напряжениях такие батареи склонны к разрушению электролита и образованию дендритов — ветвистых структур лития, которые могут приводить к замыканиям.
Авторы работы предложили новый подход на основе аддитивной сольватации. Говоря проще, они ввели специальную добавку в электролит. На катоде формируется тонкая плотная защитная пленка, которая снижает износ материала при циклах зарядки-разрядки. А на литиевом аноде создается стабильный межфазный слой, который подавляет рост дендритов и повышает перенос ионов.
В испытаниях с элементами на 10 ампер-часов и катодом с высоким содержанием никеля удельная энергия достигла 550,7 ватт-часа на кг. После 180 циклов сохранялось 80% емкости. А с марганцевым катодом показатель вырос до 602,5 ватт-часа на кг — это более чем на половину выше, чем у современных тяговых батарей.
Тем не менее исследователи сами подчеркивают: пока это лабораторный результат. До масштабирования и выхода на рынок нужна серьезная доработка. Так что ждать массового производства, вероятно, придется еще не один год.
Читайте также:
Китай начнет выпуск твердотельных батарей для электромобилей в 2027 году
Maxell создала твердотельный аккумулятор для устройств, работающих при 150 °C
В новом электромобиле Aiva аккумуляторы можно будет просто поменять