Если вы увлекаетесь электромобилями, то наверняка знаете, что самый важный компонент этого транспортного средства — это батарея. От нее зависит, как далеко вы сможете проехать, как быстро она сможет полностью зарядиться и как долго прослужит электромобиль. Но знаете ли вы, что технология батарей, используемая в большинстве современных электромобилей, основана на графите - материале, который существует уже несколько десятилетий и имеет множество недостатков?
Графит - это основной компонент анода, отрицательного электрода литий-ионной батареи. Он накапливает ионы лития во время зарядки и высвобождает их во время разрядки. Однако графит может хранить лишь ограниченное количество ионов лития, что ограничивает плотность энергии и емкость батареи. Графит также подвержен деградации с течением времени, что снижает производительность и срок службы батареи.
Именно поэтому компания Panasonic, одна из ведущих мировых производителей аккумуляторных батарей для электромобилей, заключила сделку с американской компанией Sila Nanotechnologies, специализирующейся на материалах для аккумуляторных батарей, на приобретение нанокомпозитного кремниевого анодного материала нового поколения для батарей электромобилей. Кремний - гораздо более перспективный материал, чем графит, поскольку он может хранить в 10 раз больше ионов лития, что означает более высокую плотность энергии и емкость. Кремний также наносит меньший ущерб окружающей среде, чем графит, поскольку он более распространен и требует затрат на добычу и переработку.
Однако работа с кремнием также сопряжена с определенными сложностями. Во время зарядки и разрядки кремний сильно расширяется и сжимается, что приводит к растрескиванию и повреждению батареи. Кремний также вступает в реакцию с электролитом - жидкостью, которая переносит ионы лития между электродами, - что приводит к образованию твердого слоя, называемого межфазным слоем твердого электролита (SEI). Этот слой блокирует поток ионов лития и снижает эффективность и срок службы батареи.
Именно здесь на помощь пришла революционная технология Sila. Специалисты компании Sila разработали нанокомпозитный кремниевый анодный материал, который преодолевает недостатки чистого кремния. Материал Sila состоит из наночастиц кремния, встроенных в матрицу из углерода и полимера. Наночастицы обеспечивают более эффективное хранение литий-ионных зарядов, а матрица обеспечивает структурную стабильность и предотвращает чрезмерное расширение и сжатие. Матрица также защищает кремний от реакции с электролитом и формирования слоя SEI.
Объединив новый материал Sila с передовыми технологиями производства ячеек Panasonic, обе компании намерены создать батареи для электромобилей, которые обеспечат 20-процентный прирост плотности энергии по сравнению с самыми эффективными батареями в отрасли. Это означает, что электромобили будущего смогут ездить дальше, заряжаться быстрее и служить дольше, чем когда-либо прежде. Это партнерство также является важной вехой для отрасли, поскольку оно знаменует собой первое коммерческое внедрение технологии кремниевых анодов в батареях электромобилей.
Что же это значит для владельцев электромобилей? Это значит, что вы можете рассчитывать на новое поколение электромобилей, которое предложит вам больше комфорта, производительности и экологичности. Представьте, что вы можете проехать от Москвы до Сочи на одной зарядке или зарядить свой электромобиль за несколько минут, а не за несколько часов. А также перспективу использовать батарею на протяжении десятилетий без потери ёмкости. Наконец, это возможность лично поучаствовать в решении глобальных энергетических и климатических проблем.