Прорыв в области аккумуляторов для электромобилей: запас хода 500 миль при 12 минутах зарядки

Исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) разработали новый жидкий электролит, предотвращающий рост дендритов в литий-металлических батареях, которые отличаются от обычных литий-ионных моделей тем, что в них используется чистый литий вместо графита. Это отличие обеспечивает им более высокую плотность энергии, что означает большую дальность действия при том же весе. Однако до сих пор использование этих батарей было затруднено из-за образования дендритов - кристаллических структур, которые формируются во время зарядки и могут стать причиной короткого замыкания. Новый жидкий электролит решает эту проблему, способствуя равномерному осаждению ионов лития на поверхности анода. Это предотвращает образование слабых мест, где в противном случае могли бы образоваться дендриты.

Рекордное время зарядки и дальность действия

В ходе лабораторных испытаний исследователи KAIST смогли зарядить батарею с 5 до 70% всего за 12 минут. Это соответствует запасу хода примерно в 800 километров (чуть менее 500 миль). Характеристики оставались стабильными на протяжении более чем 350 циклов зарядки. В более мощной версии зарядка на 80% была достигнута за 17 минут. Профессор Хи Так Ким подчеркивает в публикации: "Это открывает путь к широкому внедрению электромобилей"

Сравнение с современными электромобилями

Современные серийные модели, такие как Tesla Model 3 и Hyundai Ioniq 6, поддерживают быструю зарядку мощностью от 200 до 250 кВт на современных зарядных станциях HPC (high power charger). На практике они достигают времени зарядки от 20 до 30 минут для заряда от 10 до 80%. Запас хода от 400 до 600 километров (250 - 370 миль) в настоящее время является нормой, в зависимости от вариантов аккумуляторов и условий вождения.

800 километров (500 миль) за 12 минут

Показатели, достигнутые в лаборатории для литий-металлических батарей, значительно превышают эти цифры: Запас хода в 800 километров при времени зарядки 12 минут соответствовал бы эффективной мощности зарядки более 400 кВт. Таким образом, электромобили впервые приблизятся к времени заправки бензиновых или дизельных автомобилей.

Преимущества для электромобилей

Высокая плотность энергии литий-металлических батарей может позволить уменьшить вес автомобильных батарей или достичь большей дальности пробега при том же весе. Для конечных пользователей это означает сокращение времени зарядки и дальность поездки, сопоставимую с обычными автомобилями, что позволит преодолеть ключевое препятствие на пути к повседневному использованию электромобилей.

Трудности на пути к серийному производству

Несмотря на впечатляющие результаты лабораторных исследований, проблемы остаются. Безопасность металлических литиевых анодов должна быть гарантирована в реальных условиях, а промышленное производство специальных электролитов может оказаться дорогостоящим. Также еще предстоит выяснить, как батареи проявят себя в долгосрочных испытаниях с большим количеством циклов. Только после того, как будут получены ответы на эти вопросы, производители автомобилей смогут использовать эту технологию в широких масштабах.

Перспективы

Результаты, представленные в журнале Nature Energyзнаменуют собой значительный шаг на пути к созданию более мощных электромобилей. Если технологию удастся безопасно и экономично перенести в серийное производство, это может кардинально изменить электромобильность в ближайшие годы.