Вчені подвоїли термін служби легких літій-металевих батарей: у чому секрет

Компанія Cuberg заявила про розробку недорогих та легких літій-металевих батарей. Подробиці повідомляє портал EVtol, посилаючись на генерального директора підприємства Річарда Ванга.

Ванг заявив, що розробники "майже подвоїли" кількість циклів зарядки-розрядки, яку витримують елементи — це один з основних показників терміну служби будь-якої сучасної батареї. Завдяки цьому літій-металеві акумулятори Cuberg можуть стати одними з найдовговічніших та найефективніших на ринку. Як показало незалежне тестування, місткість на рівні 80% зберігається після 672 циклів (раніше було 370).

"Цієї та меншої ваги тепер достатньо, щоб забезпечувати необхідну дальність польоту та інші вимоги до терміну служби всіх типових eVTOL (електричних літаків з вертикальними зльотом та посадкою, — ред.), які виходять на ринок", — заявив Річард Ванг.

Літій-металеві батареї мають високу щільність енергії та вихідну потужність, але вони вперше випередили за терміном службу літій-іонні аналогічного розміру. Їх перевагою також є дешевизна та менша вага.

"Питання ваги було чимось на кшталт ахіллесової п'яти у світі авіаційних акумуляторів. З літій-іонними елементами eVTOL були б надто важкими, щоб літати на великі відстані", — пояснив глава Cuberg. — "Багато фірм планують вийти на ринок із традиційною літій-іонною технологією, але вона не задовольнить більшість комерційних варіантів використання".

Акумулятор складається з електродів катода та анода, між якими іони течуть через сепаратор усередині електроліту. Cuberg замінили важкий графіт в аноді на металево літій — він не тільки легший, а й має більшу енергомісткість. Вона також створила власний рідкий електроліт, який не горить та стабілізує літій, роблячи всю конструкцію безпечнішою.

Через високу хімічну активність літій розкладає електроліт і викликає зростання металевих шипів під назвою дендрити, які можуть пошкодити батарею і вивести її з ладу раніше терміну. Багато дослідників намагаються розв'язати цю проблему, замінивши рідкий електроліт на тверді речовини. За словами Річарда Ванга, теоретично це працює, але виробляти твердотільні акумулятори у великих обсягах складно та дорого.

"Є і друга проблема — досягнення продуктивності в осередках комерційного розміру, а не демонстрація у спеціальних лабораторних умовах. На сьогодні цього досягти не вдалося", — зазначив він.

За останні 10 років інженери розробили багато передових технологій для літієвих батарей, але архітектура Cuberg підтримує вже існуючі методи виробництва батарей, тому їх можна випускати масово за доступною ціною, на відміну від інших аналогів. Компанія планує в 2026 виробляти до 100 тисяч акумуляторів комерційного рівня місткістю 20 ампер-годин на місяць. Такого темпу вистачить, щоб за рік забезпечити живленням 400 eVtol.

Це відповідає термінам сертифікації та комерційного виробництва багатьох компаній eVTOL. Серед клієнтів Cuberg вже є Beta Technologies та Boeing. Однак, щоб отримати сертифікат і розпочати повноцінне комерційне виробництво, компанія має опрацювати виробничі процеси для відповідності високим стандартам якості, які діють в авіаційній галузі.

У 2021 році стартап Cuberg купила Northvolt, що побачила у технології великий потенціал. Ця компанія займається переробленням акумуляторів, відновлення та видобутком сировини для них (літій, нікель). Як стверджує Річард Ван, у Northvolt великий досвід в організації постачання та сертифікації продукції. Розробка батареї Cuberg також співпрацювала з іншими компаніями, поставляючи їм продукцію для тестування. Разом із партнерами вона працює над упаковкою нових акумуляторних елементів у готові модулі.

"Зараз ми виробляємо близько 1000 акумуляторів місткістю 5 Аг на місяць, надсилаючи їх замовникам для оцінки, а також для наших власних внутрішніх досліджень і розробок. Ми також почали відвантажувати клієнтам акумулятори місткістю 20 Аг", — повідомив Річард Ванг.

Раніше вчені створили електроліт зі зрідженого газу, який сумісний із літій-металевими батареями. На відміну від інших аналогів речовина не горить, а гасить вогонь.

Писали також, що вчені створили ємні та довговічні літій-сірчані акумулятори, які витримують екстремальні температури. Вони використовували спеціальний електроліт, який не руйнується навіть за сильних спеки та холоду, що дуже корисно для електротранспорту.