Достигнута рекордная удельная ёмкость литиевых аккумуляторов
Китайские исследователи заявили о впечатляющем скачке в плотности литиевых батарей — до 711 Вт*ч/кг. Для сравнения, ячейки Tesla 4680 могут похвастаться показателями в районе 244–296 Вт*ч/кг. Таким образом, ячейки с экстремальной плотностью, недавно протестированные в Пекине, представляют собой огромный скачок вперёд по сравнению с существующим положением вещей — даже если они ориентированы только на максимизацию одного показателя. Статья опубликована в журнале Chinese Physics Letters.
Существующие аккумуляторы достаточно хороши для использования в тех же электромобилях. Но в других областях — таких как мощные мобильные устройства, высокопроизводительные электрические мотоциклы и, прежде всего, электрические самолёты и eVTOL — производители требуют батарей, способных вместить больше энергии в значительно меньший вес.
На рынок начинают просачиваться довольно впечатляющие новые элементы питания — например, «сконденсированная батарея» компании CATL ёмкостью 500 Вт*ч/кг. Но если говорить об элементах, сконцентрированных исключительно на максимальной удельной энергии, то предыдущий самый высокий показатель, который когда-либо был зарегистрирован, — это 575 Вт*ч/кг, протестированный профессором Джеффом Даном и его командой из Университета Далхаузи.
Теперь этот показатель побит командой из Института физики при Китайской академии наук. Небольшая команда разработала перезаряжаемый элемент питания ёмкостью 10 А*ч, используя ультратонкий металлический литиевый анод и богатый литием катод на основе оксида марганца.
Команда расширила диапазон напряжения заряда/разряда и изучила структурную стабильность катода, а также то, как модификации поверхности литиевого анода влияют на то, как ионы лития осаждаются на электроде и растворяются в нем по мере заряда и разряда батареи.
Аккумулятор показал 711,3 Вт*ч/кг, а также исключительную объёмную плотность энергии — 1 653,65 Вт*ч/литр.
Естественно, это всего лишь лабораторный эксперимент, и до коммерциализации ему ещё далеко. Создание его прототипа требует, как пишут учёные, «самых передовых технологий, таких как подготовка электродов с высокой нагрузкой и впрыск обеднённого электролита», поэтому они, скорее всего, будут очень дорогими.
И поскольку команда стремилась к экстремальной плотности, то прежде всего это компромисс. Нет никаких упоминаний о том, сколько энергии ячейка способна выдать или принять за один раз, каков срок её службы, как она работает при разных температурах, поддерживает ли она сильную мощность, когда она близка к исчерпанию, или имеет ли она тенденцию вызывать огненный шар, когда что-то идёт не так. Все эти и многие другие вопросы необходимо будет решить, прежде чем подобные устройства появятся на рынке.
Исследователи говорят, что даже по показателям плотности ещё есть возможности для улучшения, поэтому будет интересно посмотреть, удастся ли им превзойти свой собственный рекорд.
