Южнокорейские учёные представил новую безанодную аккумуляторную технологию. Как показали результаты тестовых заездов электромобиль с такой батареей может преодолеть на одной зарядке расстояние до 630 километров.

Katode end of a lithium ion battery. Aslan Alphan/iStock

Недавно созданные безанодные ячейки имеют плотность энергии 977 Втч/л. Это примерно на 40% превышает показатели обычных батарей. (Как правило, традиционные аккумуляторы имеют объемную плотность энергии в пределах 700 Втч/л).

Новый аккумулятор - результат работы команды экспертов под руководством проф. кафедры химии Суджин Парка и доктора философии Сунджин Чо из Pohang University of Science and Technology, при поддержке проф. Донг-Хва Со и д-ра Донг-Йон Ким из School of Energy and Chemical Engineering at Ulsan Institute of Science and Technology (UNIST). Инженеры уже несколько лет ведут исследования по совершенствованию и разработке безанодных аккумуляторных ячеек с увеличенным ресурсом.

Во время многократной зарядки-разрядки ионы лития перемещаются к электроду и обратно, изменяя структуру анодных материалов в аккумуляторных ячейках. Из-за этого емкость обычных батарей со временем истощается. Гипотетически, если бы можно было заряжать и разряжать аккумуляторы только с помощью анодного токоприемника без анодных компонентов, плотность энергии, определяющая емкостной потенциал, должна была бы возрасти. Однако использование такого подхода вызывает разбухание анода, что является серьезным недостатком и сокращает срок службы батареи. 

Главное - ионопроводящая подложка

Благодаря использованию ионопроводящей подложки экспертам удалось построить аккумулятор без анода в обычном жидком электролите на основе карбоната марганца и кобальта. (Подложка уменьшает объемное расширение аккумулятора и образует защитное покрытие над анодом).

Согласно результатам эксперимента – "батарея на основе жидкого карбонатного электролита показала высокую эффективность работы на всех этапах тестирования Ёмкость ячейки при этом составляет - 4,2 мА*ч/см^2, а плотность тока 2,1 мА/см^2. Способность субстратов удерживать литий была продемонстрирована как в ходе теоретических расчетов, так и экспериментально".

Более того, исследователи провели успешные испытания твердотельных полупроводников с использованием твердого электролита на базе аргиродитных сульфидов. Они показали кулоновскую эффективность 97% при 50 циклах в полностью твердотельных Li полуэлементах. По мнению разработчиков, благодаря способности обеспечивать высокую емкость в течение длительных периодов времени, новая методика позволит значительно ускорить внедрение безопасных аккумуляторов в коммерческую эксплуатацию.

Результаты данного эксперимента, получившего финансирование в рамках проекта Alchemist, были недавно представлены в издании Advanced Functional Materials.

Источники: Wiley Online Library, Journal interesting Engineering, Pohang University of Science and Technology

https://www.postech.ac.kr/eng/

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202208629

https://interestingengineering.com/transportation/391-miles-on-a-single-charge