Гарвардские ученые создали долговечный литиевый аккумулятор

Современные аккумуляторные батареи для электрокаров оставляют желать лучшего: стоят они дорого, а заряжаются долго. Ученые долго бились над совершенствованием литиевых батарей и вот, наконец, добилась в этом невероятных успехов. Новая более стабильная и долговечная продлит срок службы электрических авто, сократив время зарядки до 20 минут.

Доцент кафедры материаловедения Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) Синь Ли и его команда разработали стабильную литий-металлическую твердотельную батарею, которую можно заряжать и разряжать не менее 10 000 раз — гораздо больше циклов, чем было продемонстрировано ранее — при высокой плотности тока. Исследователи объединили новую конструкцию с коммерческим катодным материалом с высокой плотностью энергии.

Эта аккумуляторная технология может увеличить срок службы электромобилей до 15 лет — без необходимости замены аккумулятора. Благодаря своей высокой плотности тока аккумулятор может проложить путь для электромобилей, которые могут полностью заряжаться в течение 10-20 минут.

Большой проблемой с литий-металлическими батареями всегда была химия. Литиевые батареи перемещают ионы лития от катода к аноду во время зарядки. Когда анод изготовлен из металлического лития, на поверхности образуются игольчатые структуры, называемые дендритами. Эти структуры врастают корнями в электролит и пробивают барьер, разделяющий анод и катод, вызывая короткое замыкание или даже возгорание батареи.

Чтобы преодолеть эту проблему, Ли и его команда разработали многослойную батарею, в которой между анодом и катодом размещены различные материалы разной стабильности. Эта многослойная батарея из разных материалов предотвращает проникновение дендритов лития не за счет их полной остановки, а за счет их контроля и сдерживания.

«Эта экспериментальная конструкция показывает, что литий-металлические твердотельные батареи могут быть конкурентоспособными с коммерческими литий-ионными батареями. А гибкость и универсальность нашей многослойной конструкции делает ее потенциально совместимой с процедурами массового производства в аккумуляторной промышленности. Масштабирование ее до коммерческой батареи будет нелегким делом, и все еще есть некоторые практические проблемы, но мы верим, что они будут преодолены», — сказал Ли.

Напомним, ранее компания Ample разработала технологию модульной замены батарей, благодаря которой электрокары будут заряжаться менее чем за 10 минут.