Літієві акумулятори ще не досягли свого ліміту єнергоємності, показали нещодавно китайські вчені. Їм вдалося створити літієву батарею з рекордною щільністю енергії на рівні 711 Вт*год/кг. Для порівняння, елементи формату 4680 з електромобілів Tesla мають ємність десь між 244-296 Вт*год/кг. Таким чином, батареї надзвичайної енергоємності являють собою величезний стрибок уперед для літієвих батарей, навіть якщо вони зосереджені виключно на максимізації одного показника.
Поточні елементи достатньо хороші для більшості випадків побутового використання. Але в інших сферах, таких як потужні мобільні пристрої, високопродуктивні електричні мотоцикли, і електричні літаки та eVTOL, виробники вимагають акумуляторів, які можуть упакувати більше енергії в значно меншу вагу.
На ринок почали надходити досить вражаючі нові елементи – наприклад, «конденсована батарея» CATL ємністю 500 Вт·год/кг. Але з точки зору одноцільових елементів, призначених виключно для максимізації питомої енергії, попередня найвища цифра, яка коли-небудь повідомлялася, була 575 Вт·год/кг. Такої цифри досяг безанодний пакетний елемент, протестований професор Університету Далхаузі Джеффом Даном і його командою.
Його результат перевершила команда з Інституту фізики Китайської академії наук. Невелика команда розробила акумуляторну батарею ємністю 10 А*год, використовуючи ультратонкий металевий літієвий анод і катод на основі оксиду марганцю, багатий літієм.
Команда розширила діапазон напруги заряду/розряду та вивчила структурну стабільність катода, а також те, як модифікації поверхні літієвого анода вплинули на осідання електронів літія на електроді та розчинення від нього під час зарядки та розрядки.
Випробувана батарея продемонструвала вагому щільність енергії 711,3 Вт·год/кг, а також запропонувала виняткову об’ємну щільність енергії 1653,65 Вт·год/літр.
Природно, це лише дослідницька лабораторна робота, і вона далека від будь-якої форми комерціалізації. Створення цього прототипу вимагало надзвичайно просунутих технологічних процесів, таких як підготовка електродів із високим навантаженням і введення збідненого електроліту, пишуть автори.
І оскільки команда націлилася понад усе на надзвичайну щільність енергії, безперечно є компроміси. Немає жодної згадки про те, скільки енергії здатна видавати або споживати така батарея за один раз, якою є тривалість її служби, чи вона працює за різних температур, чи підтримує вона велику потужність, коли наближається до розрядки, чи має тенденцію спалахувати, коли щось йде не так. Усі ці та багато інших моментів потрібно буде вирішити, перш ніж така батарея з’явиться на ринку.
Дослідники кажуть, що ще є місце для вдосконалення навіть щодо досягнутих ними показників щільності енергії, тому буде цікаво побачити, чи вони перевищать свій власний рекорд.
