До 99,9999% кулоновской эффективности: Новая технология литий-металлических батарей может повысить эффективность EV, смартфонов и многого другого

Исследовательская группа из Университета Шаньдуна разработала новый электродный материал, который не подвергается физическим изменениям объема, вызывающим быструю деградацию литий-металлических (литиево-металлических) батарей. Новый материал, о котором подробно рассказывается в журнале Nature Nanotechnology, может привести к созданию коммерчески жизнеспособных литий-металлических батарей с высокой плотностью энергии, что приведет к появлению электромобилей с увеличенным запасом хода и устройств с большими батареями в компактных корпусах.

Литий-металлические батареи уже давно считаются святым Граалем в аккумуляторных технологиях, поскольку они могут хранить больше энергии на единицу объема, чем литий-ионные батареи. Однако их разработке мешали многочисленные проблемы, включая проблему "изменения объема". Проблема изменения объема связана с расширением и сжатием электродов (в первую очередь анодов) во время зарядки и разрядки, что приводит к образованию трещин и деградации элементов.

Новый дизайн решает эту проблему путем создания композитного носителя для лития с использованием восстановленного оксида графена и оксида цинка. В этой структуре имеются жесткие полости, которые удерживают литий. Это предотвращает изменение размера электрода в целом, а также служит "антикоррозийной броней", защищающей реактивный литий от коррозийного электролита.

Результаты оказались многообещающими. В лабораторных испытаниях новый электрод обеспечил эффективность заряда от 99,99% до 99,9999% в течение почти 2 000 циклов - что значительно превышает порог стабильности, необходимый для практичной батареи. Если исходить из среднего числа - 99,99495%, то теоретически батарея сохранит более 95% своей емкости после 1 000 циклов. Этот расчет не учитывает других факторов.

Около 2 недель назад мы сообщали о похожем прорыве, достигнутом исследовательской группой из KAIST и LG Energy Solution. Это исследование, опубликованное в журнале Nature Energy, было посвящено новому жидкому электролиту, который решает проблему дендритов в литий-металлических батареях, что позволило создать батарея, способная обеспечить запас хода в 500 миль при 12-минутной зарядке.

Исследователи, создавшие новый электрод с "нулевым изменением объема", сейчас работают над усовершенствованием своей конструкции для коммерческого использования, намереваясь в ближайшие 3-5 лет создать коммерчески доступные батареи благодаря партнерству с промышленностью.

Купите портативную электростанцию Ecoflow Delta 2 за $449 на Amazon.