От литий-ионной батареи литий-металлические отличаются тем, что анод у них не графитовый, а из чистого металлического лития, который может накапливать в 10 раз больше энергии. Однако не все так просто — проблема в том, что литий-металлические аккумуляторы получаются слишком недолговечными. Одна из причин — комплексные реакции, которые происходят вокруг анода. Они затрагивают тонкую пленку на электроде — твердоэлектролитную интерфазу. Эта пленка контролирует молекулы, которых проникают в анод из раствора электролита. Ее изучением занялись ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории.
«Многие думают, что более толстый слой лития позволит батарее работать дольше, но это не всегда так. Существует оптимальная толщина для каждой литий-металлической батареи, в зависимости от ее энергии и конструкции», — пояснила Цзе Сяо, соавтор статьи.
В качестве основы для анода ученые взяли очень тонкие полоски лития, каждый шириной всего 20 микрон, намного тоньше человеческого волоса. Элемент питания с таким анодом показал значительную плотность энергии: 350 Вт*ч/кг. Лучшие литий-ионные батареи сегодня обладают плотностью от 250 до 300 Вт*ч/кг.
В ходе испытаний такая батарея сохранила 76% емкости после рекордных 600 циклов. Два года назад та же группа исследователей демонстрировала литий-металлический аккумулятор, выдерживающий только 200 циклов. По мнению ученых, прогресс объясняется тем, что более тонкие полоски лития дают лучший показатель твердоэлектролитной интерфазы.
Следующий рубеж, который надеются взять ученые — достижение плотности энергии в 500 Вт*ч/кг.
Ранее General Motors раскрыла план производства энергоемких аккумуляторов для 30 своих новых моделей электромобилей, запланированных до 2025 года. Согласно заявлению GM, стартап SolidEnergy Systems (SES), активно поддерживаемый компанией, добился значительных успехов в разработке прорывных элементов питания и сейчас готовится к их серийному производству. Для этого GM организует совместное предприятие, чтобы наладить цепочки поставок к 2023 году. Основа для сотрудничества — литий-металлические аккумуляторы нового поколения с удвоенной емкостью.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
