Литий-ионные аккумуляторы становятся все лучше и лучше. Они появляются в смартфонах, носимых устройствах, а также в электромобилях. Исследователи постоянно работают над составом этих батарей, чтобы они могли заряжаться еще быстрее и хранить еще больше энергии.
Фото: LeydenJar
Материал анода (отрицательного электрода) оказывает большое влияние на производительность батареи. Обычно он состоит из меди, покрытой углеродом. Аккумуляторы с такими углеродными анодами имеют максимальную плотность энергии 372 мАч/г. Однако при добавлении кремния плотность энергии увеличивается.

Подобные кремний-углеродные батареи уже существуют, и первые модели уже устанавливаются в смартфоны. Это означает, что смартфоны могут работать дольше или быть тоньше, сохраняя при этом ту же производительность.

Однако одна из проблем с кремниевыми анодами заключается в том, что они расширяются при поглощении ионов лития. Это может привести к поломке электрода и выходу батареи из строя. Чтобы этого не произошло, в качестве анода использована смесь углерода и кремния.

Конечно, батарея со 100-процентным кремниевым анодом будет иметь самую высокую плотность энергии. Чтобы предотвратить расширение, на батарею пришлось бы оказать высокое давление порядка одного мегапаскаля (0,1 кг/мм2). Это соответствует размеру стандартной батареи смартфона, вес которой в теории превысил бы 500 килограммов.

Однако голландская компания LeydenJar теперь добилась прорыва. Им удалось создать аккумуляторную ячейку со 100-процентным кремниевым анодом, способную выдерживать 500 циклов зарядки без расширения — без какого-либо внешнего давления. Плотность энергии составляет 1350 Вт·ч/л или 390 Вт·ч/кг. Для сравнения: плотность энергии ячейки аккумулятора Tesla 4680 составляет 626 Вт·ч/л или 233 Вт·ч/кг.

После 500 циклов, т. е. 500 разрядок и зарядок, емкость голландской батареи все еще составляла 80 процентов от первоначальной. После 700 циклов емкость все еще составляла 70 процентов от первоначальной.
Батарейки по технологии LeydenJar. Фото: LeydenJar
Технология LeydenJar позволяет увеличить емкость аккумуляторов на 50 процентов, говорится в пресс-релизе компании. 

«Мы очень гордимся этим прорывом и потенциалом, который он открывает для будущего хранения энергии. Мы с нетерпением ждем сотрудничества с производителями для создания аккумуляторов следующего поколения с кремниевыми анодами в основе», — говорит Кристиан Руд, генеральный директор LeydenJar.

В прошлогоднем интервью Руд приводил журналу Zag Daily несколько примеров применения. Например, они сотрудничают с разработчиками дронов, поскольку аноды в аккумуляторе в 10 раз тоньше и, следовательно, легче отраслевого стандарта. Кроме того, их можно зарядить от 0 до 80 процентов всего за 6 минут. Также ведутся переговоры с некоторыми производителями электромобилей.