Електрокари працюватимуть у 3 рази довше за рахунок проривного матеріалу для батарей (відео)
Корейські вчені показали новий гель-електроліт, здатний збільшити запас ходу електромобілів у 2,8 раза, а термін служби їхніх акумуляторів — майже втричі. Секрет криється в компонентах, що пригнічують небажані реакції з киснем.
Щоб збільшити запас ходу, виробники електрокарів підвищують робочу напругу акумуляторів. Але у цього підходу є неприємний побічний ефект: при високій напрузі (вище 4,4 В) багатий нікелем катод стає нестабільним і починає виділяти кисень. Цей газ, зі свого боку, після конвертації в реактивну форму ROS руйнує компоненти батареї, пише Interesting Engineering.
Дослідники з Ульсанського національного інституту науки і технологій (UNIST) знайшли спосіб боротися з цим дефектом на рівні самого електроліту. Вони створили гель-електроліт на основі полімерних ланцюгів, що містять антрацен і нітрил (An-PVA-CN). Результат забезпечує два процеси:
- Пригнічення кисневих реакцій: Антрацен у складі гелю виконує подвійну захисну функцію. По-перше, він зв'язується з нестабільним поверхневим киснем на катоді, запобігаючи його вивільненню і перетворенню на активні форми. По-друге, він нейтралізує вже наявні агресивні форми кисню, не даючи їм руйнувати електроліт.
- Стабілізація катода: Нітрильні групи в складі гелю, своєю чергою, зв'язуються з іонами нікелю на поверхні катода, запобігаючи його розчиненню і розтріскуванню під високою напругою.
Що показали тести
Новий матеріал продемонстрував вражаючі результати в лабораторних випробуваннях. Батареї з новим електролітом зберегли 81% своєї ємності після 500 циклів перезарядки за високої напруги 4,55 В. Це майже втричі краще, ніж у стандартних акумуляторів. До того ж гель у 6 разів знизив утворення газів усередині осередку, які можуть призвести до його здуття і виходу з ладу.
Це відкриття змінює підхід до створення батарей. Замість того щоб намагатися модифікувати сам катод, вчені запропонували стабілізувати його за допомогою "розумної" речовини. "Це дослідження доводить, що реакції з киснем у високовольтних батареях можна контролювати на етапі проектування електроліту", — пояснив професор Хен-Кон Сонг.
Технологія дасть можливість виробляти більш легкі та безпечні акумулятори не тільки для електрокарів, а й для аерокосмічної галузі та великомасштабних систем зберігання енергії, де довгий термін служби є критичним фактором.
Раніше повідомлялося, що цинкові батареї замінять літієві. Цинкові акумулятори сьогодні вважаються перспективною альтернативою традиційній літій-іонній технології, пропонуючи ширший діапазон робочих температур, довший термін служби і нижчу вартість за кіловат-годину.