Количество энергии, которое может хранить аккумулятор, зависит, помимо прочего, от электродов. Исследователи фокусируются не только на различных материалах, но и на различной толщине электродов. Недавно группа из США совершила прорыв. Они разработали аккумулятор с особенно толстыми электродами, обладающий исключительно высокой плотностью энергии.
«Традиционно активный материал электрода составляет всего от 30 до 50 процентов от массы коммерческого аккумулятора», — пишет исследователь Хунтао Сунь в пресс-релизе.
По его словам, «просто увеличив толщину электрода, мы можем увеличить общее количество активного материала и повысить общую энергию аккумулятора». Однако всё не так просто. Чем толще электрод, тем сложнее электрически заряженным частицам проходить через него. До сих пор толстые электроды должны были быть очень пористыми – с более чем 40% пустот. Это, в свою очередь, уменьшало количество активного материала и общую емкость аккумулятора.
Чтобы решить эту проблему, команда учёных разработали гелеобразную жидкость, которая пропитывает электрод. Гель, по сути, служит магистралью для зарядов, позволяя им быстро перемещаться из точки А в точку Б.
Чтобы добавить гель в электрод, исследователи используют различные жидкие добавки и нагревают смесь примерно до 120 °C. При этой температуре в электролите образуются прожилки. Это решение позволило сделать электроды не только в 5–10 раз толще и вдвое плотнее, чем в обычных аккумуляторах, но и более стабильными.
Плотность энергии составила более 500 ватт-часов на килограмм. Это более чем вдвое больше, чем у обычных литий-ионных аккумуляторов. С такой плотностью энергии электромобили больше не столкнуться с ограниченным запасом хода, говорит Сунь.
По его данным, гель также предотвращает преждевременную деградацию электродов во время зарядки и разрядки. Однако точная информация о сроке службы отсутствует. Для использования в электромобилях общая ёмкость должна составлять 80% или более даже после более чем 1000 циклов зарядки и разрядки.