Аккумулятор для электрокаров с ресурсом вдвое больше: как достигли 2100 циклов без потерь

Заявлено, что с этой разработкой элементы питания выдерживают тысячи циклов перезарядки, практически не теряя в емкости, пишет Interesting Engineering.

Техническая реализация

Зарядка высокой мощности, конечно, удобна, но зачастую не обходится без последствий для АКБ. На поверхности графитового анода в современных аккумуляторах могут появляться металлические наросты лития (так называемый "мертвый литий") Он не участвует в дальнейших циклах, что необратимо снижает емкость батареи и сокращает срок ее эксплуатации. Корейские исследователи нашли структурное решение этой проблемы.

Улучшенный гибридный анод состоит из двух компонентов: стандартных частиц графита (MCMB) и изогнутых нанолистов органического материала под названием хлорированный гексабензокоронен (Cl-cHBC). В этих слоях присутствуют наноуровневые каналы и более широкие межслоевые пространства. Эти каналы нужны для эффективного перемещения ионов лития.

При быстрой зарядке ионы лития сначала переходят в расширенные каналы нанолистов, а оттуда спокойно и равномерно распределяются по структуре графита. Это предотвращает "пробки" и образование "мертвого лития" на поверхности.

Что показали тесты

Лабораторные испытания подтвердили эффективность новой структуры. Собранные в формате стандартных ячеек для электромобилей, аккумуляторы стабильно работали в течение более 2100 циклов перезарядки, сохранив кулоновскую эффективность на уровне 99%. Таким образом, материал готов к практическому применению.

В полноразмерных ячейках батареи сохранили 70% своей емкости после 1000 циклов. А во время мощной зарядки (4 А/г) передовой гибридный анод сохраняет в четыре раза большую емкость по сравнению с традиционным графитовым.

Это перспективное решение для батарей нового поколения, которые не боятся высокоскоростных зарядок и долго служат. Процесс изготовления нового анода можно масштабировать и интегрировать в существующие линии производства батарей. Кроме того, благодаря химической универсальности изогнутых нанолистов эту технологию нетрудно адаптировать и для других типов АКБ, таких как натрий-ионные.

Раньше Фокус писал, что цинковые батареи станут "неубиваемыми". 3D-батарея из цинк-органического полимера может отработать 40 тысяч циклов и при этом почти полностью сохранить свою первоначальную мощность. Раньше такое считалось невозможным.