Немецкие инженеры смогли удвоить плотность энергии литиевых батарей

Сухопутный и тем более воздушный электрический транспорт нуждается в аккумуляторах, способных запасать больше энергии, не становясь при этом слишком тяжелыми. Команда ученых из Германии продемонстрировала новую литий-металлическую батарею с плотностью энергии 560 Вт*ч/кг, что в 2 раза превышает плотность существующих коммерческих литий-ионных батарей. При этом прототип новой батареи очень медленно деградирует — потерял всего 12% емкости после 1000 циклов зарядки-разрядки.

Специалисты Технологического института Карлсруэ и Института им. Гельмгольца в Ульме начали поиск решения проблемы низкой энергетической плотности батарей с богатого никелем и бедного кобальтом катода NCM88 и органического электролита LP30. Однако несмотря на то, что катод хорошо показал себя с точки зрения плотности энергии, такая архитектура батареи оказалась нестабильной: в катоде возникали трещины, а реакция электролита разрушала структуру. Вдобавок, на аноде формировался толстый литиевый слой, рассказывает New Atlas.

Тогда ученые выбрали альтернативный вариант — электролит LP30, нелетучий, плохо воспламеняемый ионный жидкий электролит (ILE). Он доказал, что способен в значительной степени противостоять структурным дефектам в катоде и защищать батарею от фатальных электрохимических реакций.

Результаты испытаний показали, что литий-металлическая батарея с такой архитектурой обладает плотностью энергии 560 Вт*ч/кг. По мнению аналитиков, преодоление показателя в 500 Вт*ч/кг должно стать важным этапом в развитии электрического транспорта. Плотность энергии современных литий-ионных батарей составляет 250–300 Вт*ч/кг.

Что касается срока службы, то новая батарея также показала себя с лучшей стороны — сохранила 88% начальной емкости в 214 мА*ч/г в катоде после 1000 циклов. А по выходу по току эффективность аккумулятора составила 99,94%, как у существующих коммерческих литий-ионных батарей.

В прошлом году специалисты из Министерства энергетики США разработали альтернативную архитектуру катода на основе никеля. Он сохраняет высокую стабильность после 200 циклов.