Китайці удвоїли ємність масових літій-іонних акумуляторів, просто замінивши електроліт

Китайські вчені в журналі Nature опублікували статтю, яка може стати початком революції в літій-іонних акумуляторах. Новий, випробуваний у лабораторії електроліт показав двократне збільшення ємності стандартних літійвмісних акумуляторів. Конструкція акумулятора та електродів залишилася фактично без змін, що дає підстави очікувати вражаючого прориву на ринку накопичувачів енергії.

Джерело зображень: ETH Zurich

Про розробку повідомили дослідники Нанькайського університету (Nankai University) та Шанхайського інституту космічних джерел енергії (Shanghai Institute of Space Power Sources). Представники космічної галузі вкрай зацікавлені в таких акумуляторах. Адже, окрім подвоєння ємності, вони виявилися стійкими до низьких температур, показавши значно кращі характеристики, ніж класичні літієві акумулятори.

Поточні комерційні акумулятори мають енергетичну щільність приблизно 250–300 Вт·год/кг, тоді як нова розробка наближається до рівнів 500–700 Вт·год/кг і вище. Це дозволяє або суттєво збільшити дальність ходу, або зменшити вагу та об'єм батареї при збереженні поточного пробігу. За допомогою покращеної батареї електромобілі зможуть долати понад 1000 км без підзарядки.

«В той час як звичайні літієві батареї можуть втрачати до двох третин своєї ємності при низьких температурах, наша батарея зберігає високу щільність енергії — майже 400 ватт-годин на кілограм — навіть при температурі мінус 50 градусів за Цельсієм», — заявили розробники в недавньому інтерв'ю національному телебаченню.

У чому ж секрет нової розробки? Нововведення полягає у створенні нового типу електроліту, що дозволяє зберігати значно більше енергії на одиницю маси. Традиційно літійові акумулятори використовують електроліт на основі карбонатних розчинників. Це створює міцні зв'язки кисню з карбонатами і ускладнює мобільність іонів літію. У новій розробці склад електроліту замінено на фторований вуглецевий розчинник, що формує більш слабкі зв'язки карбонатів з фтором (вибиваючи з зв'язку кисень), а це підвищує провідність іонів, оскільки їх зв'язок з карбонатами ослаблюється.

Суть відкриття — у заміні кисню на фтор в основі розчинника, оскільки фтор вже активно використовується в літій-іонних акумуляторах у вигляді солей і, до речі, його застосування пов'язане з екологічними та санітарними ризиками — це досить шкідлива для здоров'я людей речовина. Однак фтор стабілізує характеристики акумуляторів, і без нього їх виробництво в будь-якому випадку не обходиться. Як би там не було, китайські вчені запропонували цікавий спосіб умовно «даром» подвоїти ємність акумуляторів, не змінюючи радикально технологію їх виробництва. Буде цікаво дізнатися, до чого це призведе.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки