Литиевые аккумуляторы еще не достигли своего лимита энергоемкости, показали недавно китайские ученые. Им удалось создать литиевую батарею с рекордной плотностью энергии на уровне 711 Вт*ч/кг. Для сравнения, элементы формата 4680 из электромобилей Tesla имеют емкость где-то между 244-296 Вт*ч/кг. Таким образом, батареи чрезвычайной энергоемкости представляют собой огромный скачок вперед для литиевых батарей, даже если они сосредоточены исключительно на максимизации одного показателя.
Текущие элементы достаточно хороши для большинства случаев бытового использования. Но в других областях, таких как мощные мобильные устройства, высокопроизводительные электрические мотоциклы, электрические самолеты и eVTOL, производители требуют аккумуляторов, которые могут упаковать больше энергии в значительно меньший вес.
На рынок начали поступать довольно впечатляющие новые элементы – например, конденсированная батарея CATL емкостью 500 Втч/кг. Но с точки зрения одноцелевых элементов, предназначенных исключительно для максимизации удельной энергии, предыдущая самая высокая цифра, когда-либо сообщавшаяся, была 575 Втч/кг. Такой цифры достиг безанодный пакетный элемент, протестированный профессором Университета Далхаузи Джеффом Даном и его командой.
Его результат превзошла команда из Института физики Китайской академии наук. Небольшая команда разработала аккумуляторную батарею емкостью 10 А*ч, используя ультратонкий металлический литиевый анод и катод на основе оксида марганца, богатый литием.Команда расширила диапазон напряжения заряда/разряда и изучила структурную стабильность катода, а также то, как модификации поверхности литиевого анода повлияли на оседания электронов лития на электроде и растворение от него во время зарядки и разрядки.
Испытуемая батарея продемонстрировала весомую плотность энергии 711,3 Втч/кг, а также предложила исключительную объемную плотность энергии 1653,65 Втч/литр.
Естественно, это лишь исследовательская лабораторная работа и далека от любой формы коммерциализации. Создание этого прототипа требовало чрезвычайно продвинутых технологических процессов, таких как подготовка электродов с высокой нагрузкой и ввод обедненного электролита, пишут авторы.
И поскольку команда нацелилась больше всего на чрезвычайную плотность энергии, бесспорно есть компромиссы. Нет никакого упоминания о том, сколько энергии способна выдавать или потреблять такая батарея за один раз, какова продолжительность ее службы, работает ли она при различных температурах, поддерживает ли она большую мощность, когда приближается к разрядке, или имеет тенденцию вспыхивать, когда что-то идет. не так. Все эти и многие другие моменты нужно будет решить, прежде чем такая батарея появится на рынке.
Исследователи говорят, что еще есть место для совершенствования даже относительно достигнутых ими показателей плотности энергии, поэтому будет интересно увидеть, превысят ли они свой собственный рекорд.
