Учёные из Калифорнийского университета (University of California at Berkeley) разработали новый тип гибких батарей, которые способны превзойти нынешние литиевые аккумуляторы по удельной ёмкости и долговечности при относительной дешевизне.
Необычные ячейки по проекту университета построили и испытали в национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory), а вуз тем временем организовал стартап Seeo для шлифовки и коммерциализации данной технологии.
Новинка является свежей разновидностью тонкоплёночных литиево-полимерных батарей (Lithium-ion polymer battery), в которых отсутствует жёсткий корпус и которые могут быть очень тонкими и гибкими.
Но есть принципиальное отличие. Если в сегодняшних литиево-полимерных батареях сепаратор/электролит представляет собой гель, состоящий из смеси полимера и собственно электролита (всё же жидкого), то в конструкции Seeo электролит твёрдый полностью.
Несколько компаний и научных лабораторий много лет работают над подобными аккумуляторами, но до сих пор не удавалось решить одну проблему. Твёрдые полимеры, обладающие хоть сколько-нибудь удовлетворительной ионной проводимостью, одновременно показывают никудышную механическую прочность. И наоборот. Либо кому-то удавалось создать твёрдый электролит с хорошими электрическими параметрами, но работающий нормально лишь при 60 градусах Цельсия, что не очень удобно.
А от ионной проводимости зависит, какой ток сможет принимать или отдавать ячейка, а значит — каковы будут удельная мощность и время зарядки.
Seeo нашла выход. Она разработала тонкую плёнку из блок-сополимера, в котором на молекулярном уровне переплетены две разные полимерные цепи. Одна отвечает за транспорт ионов лития, вторая — за механическую прочность.
Правда, всё равно, по оценкам специалистов, удельная мощность новых батарей будет далеко не рекордной. Потому их главной сферой применения (в случае успеха проекта) станут портативные компьютеры и электромобили. А вот электрический инструмент и авто-гибриды, где очень важна способность к быстрой зарядке и к быстрой же отдаче накопленной энергии, скорее всего, ячейки Seeo не увидят.
Но зато другие параметры у новинки просто выдающиеся.
Удельная ёмкость, по первым вычислениям на основе анализа прототипа, должна достичь 300 ватт-часов на килограмм, что на 50% больше, чем у лучших на сегодня литиево-полимерных батарей и примерно втрое лучше, чем у аккумуляторов литиево-фосфатных, которые (в силу органично присущей им пожарной безопасности) прочат в главный тип батарей надвигающейся эпохи электромобилей.
Кроме того, новый полимер-электролит негорючий. А значит, такая батарея будет столь же безопасна, как и фосфатная.
Наконец, новинка долговечна: технология позволяет достичь вполне солидных 1000 циклов заряда-разряда при потере начальной ёмкости менее 5%, утверждают авторы разработки.
До вывода на рынок новых батарей ещё далеко. Необходимо провести много испытаний, чтобы выявить все возможные «подводные камни» такого дизайна (потенциальный рост дендритов на литиевом аноде — один из них). Тем не менее изобретение показывает, что литиевым батареям ещё есть куда развиваться.
Учёные из Калифорнийского университета (University of California at Berkeley) разработали новый тип гибких батарей, которые способны превзойти нынешние литиевые аккумуляторы по удельной ёмкости и долговечности при относительной дешевизне.
Загрузка ...
