Новые твердотельные батареи получили невероятно высокую плотность энергии в 310 Втч/кг

Исследователи из Корейского института энергетических исследований (KIER) и из Ульсанского национального института энергетики (UNIST) разработали универсальные принципы проектирования твердотельных батарей, что ознаменовало сдвиг парадигмы в этой области. Об этом пишет Interesting Еngineering.

Новый метод может ускорить разработку и внедрение твердотельных батарей. Исследователи во многом полагались на опыт комбинирования материалов и контроля параметров конструкции. Они установили количественные параметры, такие как порог баланса, порог перколяции и порог загрузки. Эти параметры составляют основу первых универсальных принципов проектирования твердотельных аккумуляторов.

Интересно, что пакетный элемент емкостью 0,5 Ач, построенный на данных принципах, достиг впечатляющей плотности энергии 310 Втч/кг и получил сертификацию. Батарея нового типа она превысила плотность энергии коммерческих литиевых батарей (около 250 Втч/кг).

На плотность энергии твердотельных энергонакопителей влияет плотность активных материалов в катоде. Порог баланса определяет идеальное соотношение пространств, заполняющих твердый электролит, между частицами активного материала в катоде. Разработчики использовали концепцию "кубической закрытой упаковки" для определения баланса между плотностью энергии и плотностью мощности.

Порог перколяции устанавливает минимальное условие литий-ионной проводимости в композитном катоде. Обеспечивает контакт между композиционными частицами активных материалов и твердыми электролитами.

Порог нагрузки определяет идеальные условия для минимизации падения напряжения внутри катода. Это помогает подобрать оптимальную толщину электрода.

Исследователи также создали SolidXCell — набор инструментов для проектирования твердотельных батарей, доступный для производителей.

Реализация новых принципов проектирования, а также соответствующего инструментария приведет к прогрессу в разработке твердотельных батарей. Исследователи ожидают, что эти инструменты облегчат процесс проектирования и повысят производительность.

Ранее мы писали, что новая технология восстанавливает 87% лития из старых аккумуляторов. Исследователи смогли выделить литий почти в 100 раз быстрее, чем в масляной ванне. Им потребовалось всего 15 мин., чтобы вернуть 87% лития – процесс, который занял бы 12 ч.