Электромобили с быстрой зарядкой на дальние расстояния: Новая батарея полностью заряжается за 15 минут при мощности 1 747,6 Вт/кг

Литий-металлические батареи способны хранить значительно больше энергии и работать в более жестких условиях, чем обычные литий-ионные батареи, которыми питается большинство современной электроники. Однако раскрытию их полного коммерческого потенциала мешает медленное и неэффективное перемещение электронов и ионов через границу между структурными компонентами батареи и ее электролитом - процесс, известный как перенос заряда. Когда этот перенос происходит вяло, он вызывает нежелательные химические реакции, в результате которых образуются дендриты - опасные, похожие на иглы металлические наросты, которые ухудшают работу батареи и даже могут стать причиной внезапного возгорания или взрыва во время сверхбыстрой зарядки.

Чтобы преодолеть это серьезное ограничение, команда исследователей, в основном из Университета науки и техники Китая, переработала электролит батареи на молекулярном уровне. Опубликовав подробную информацию в журнале Nature Energy, команда обнаружила способ ускорить перенос заряда путем реструктуризации молекул растворителя жидкости.

Вместо стандартной конфигурации исследователи расположили молекулы так, чтобы они образовывали плоские, высокоорганизованные дорожки, которые они назвали планарно-выровненными электронными каналами. Эта уникальная структурная конструкция создает гораздо более прочную и эффективную связь между движущимися электронами и ионами лития. Упрощая эту связь, новые каналы значительно ускоряют основные химические реакции и устраняют вялые условия, которые создают опасные дендриты.

Когда команда протестировала разработанный ими электролит в реальных литий-металлических аккумуляторах промышленного размера, результаты оказались весьма успешными. Плоские электронные каналы позволили батареям стабильно и безопасно достигать 100% за 15 минут при плотности мощности зарядки 1 747,6 Вт/кг.

Это исследование предоставляет надежный план преодоления экстремальных электрохимических препятствий, которые в настоящее время не позволяют батареям нового поколения с высокой емкостью выйти на потребительский рынок. Если эта технология будет коммерциализирована, мы сможем увидеть автомобили EV с большим запасом хода и быстрой зарядкой.