У 10 разів краще літій-іонних: інженери представили твердотільні батареї нового покоління
Акумулятори на основі кремнію і сульфіду можуть зберігати набагато більше енергії, ніж літій-іонні аналоги з графітовими електродами.
Інженери з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго спільно з LG Energy Solution розробили новий тип акумуляторного твердотільного акумулятора.
Подробиці повідомили на сайті університету.
Учені об'єднали в одному пристрої твердотільний електроліт із сульфіду і кремнієвий анод, повністю відмовившись від рідких елементів і вуглецю. Під час випробувань батарея довела свою безпеку, довговічність і високу енергоємність. Прототип витримав 500 циклів зарядки і розрядки, зберігши 80% ємності за кімнатної температури. Технологія відкриває великі перспективи для електротранспорту, сховищ електроенергії та інших сфер.
Кремнієві аноди (позитивні електроди) відрізняються великою щільністю енергії, вона в 10 разів вища порівняно з графітовими аналогами, які найчастіше використовують у сучасних літій-іонних батареях. У той же час кремнієві електроди сильно розширюються в процесі зарядки, розкладаються рідкими електролітами і швидко втрачають свою продуктивність. Інженери знайшли вихід із ситуації, замінивши рідину твердим мікрокремнієм, який набагато дешевше популярного нано-кремнію.
"Нова конфігурація, коли використовуються аноди зі сплавів, такого як кремній, дозволить поліпшити роботу батарей", — сказав Даррен Тан, провідний автор і співзасновник стартапу UNIGRID Battery, який отримав ліцензію на технологію.
Раніше в твердотільних батареях використовували анод із металевого літію, однак такі пристрої заряджалися повільно і вимагали досить високої температури (60 градусів за Цельсієм або вище). Кремнієвий компонент може заряджатися набагато швидше за кімнатної температури. Видаливши з анода вуглець, учені істотно зменшили міжфазовий контакт із сульфідним електролітом та усунули втрату ємності, властиву системам на рідкій основі.
Унаслідок команда отримала акумулятори з хорошими показниками, низькою вартістю виробництва і при цьому екологічно безпечні. LG у найближчому майбутньому має намір використовувати їх у своїх пристроях. Крім того, ці батареї зможуть використовуватися в аеротаксі, електромобілях та іншій техніці, яка потребує високої енергоємності.
"Завдяки останнім відкриттям LG Energy Solution набагато ближче до реалізації технології повністю твердотільних акумуляторів, яка значно урізноманітнює нашу лінійку акумуляторів", — заявив представники компанії Мен-Хван Кім.
Раніше писали про нові "цукрові" батареї, які опинилися в п'ять разів ефективніше, ніж літій-іонні. Вони мають більшу енергоємність і витримують до тисячі циклів зарядки-розрядки.