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

твердотельные аккумуляторы solid power
Твердотельные батареи: иллюстративное фото | Фото: Solid Power

Ученые разработали новые принципы проектирования твердотельных аккумуляторов, что приведет к прогрессу в их дальнейшей разработке.

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.

Відео дня

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.