Электромобили быстро развиваются, но главная проблема остается прежней - аккумуляторные батареи. Им нужна большая емкость, быстрая зарядка и защита от возгорания. Твердотельные аккумуляторы считаются идеальным решением. Вместо жидкого электролита в них используется твердый материал. Ниже приведены семь технологий, которые пытаются вывести на рынок.
Литий-металлические батареи
Вместо графитового анода ставят чистый литий. Это резко повышает плотность энергии. Компания QuantumScape уже разрабатывает такие ячейки. Твёрдый разделитель не дает расти дендритам, которые могут замкнуть батарею.
Источник изображения: https://interestingengineering.com/
Сульфидные электролиты
Материалы на основе серы проводят ионы лития почти так же хорошо, как жидкость. Это значит, что батареи смогут заряжаться очень быстро. Сульфиды мягче керамики, их легче соединять с электродами при производстве.
Оксидная керамика
Керамические электролиты типа LLZO устойчивы к высокому напряжению и не разлагаются. Они позволяют делать батареи, которые "провезут" миллион километров. Проблема в том, что керамика жёсткая и плохо контактирует с электродами. Ученые ищут способы это исправить.
Полимерные электролиты
Гибкие материалы, похожие на пластик. Они хорошо прилегают к электродам и надежны при циклических нагрузках. При комнатной температуре проводят ионы хуже, но зато дешевле в производстве.
Галогенидные электролиты
Новый класс материалов с хорошей проводимостью и стабильностью. Они лучше работают с высоковольтными катодами, чем сульфиды. Стоят относительно недорого.
Тонкопленочные батареи
Слои электролита и электродов наносят ультратонкими пленками. Это дает высокую точность и плотность энергии. Пока технологию используют в медицине и микроэлектронике, но пытаются масштабировать и для машин.
Литий-серные батареи
Вместо тяжелых оксидов катод делают из серы. Ее теоретическая ёмкость намного выше. Жидкий электролит растворяет серу, поэтому батарея быстро деградирует. Твердый электролит может решить эту проблему.
Какое из направлений победит, пока неясно. Но уже сейчас можно предположить, что твердотельные батареи принципиально изменят возможности электромобилей.
