Революционный аккумулятор с твердым электролитом придет на смену литий-иону
94-летний физик Джон Гуденоф, отец литий-ионного аккумулятора, анонсировал новую революционную технологию батареи. Вместе с Марией Еленой Браге (Maria Helena Braga) и исследовательской группой университета Техаса, он изобрел недорогую твердотельную батарею с утроенной мощностью энергии (по сравнению с литий-ионной) с большой скоростью заряда и бОльшим количеством циклов заряда/разряда.
Как известно, стоимость, безопасность, плотность энергии, скорость заряда и количество циклов являются важнейшими параметрами аккумуляторной батареи для электрических автомобилей. «Мы считаем, что наше открытие решает многие проблемы, присущие современным батареям», - сказал Гуденоф.
Исследователи продемонстрировали трех-кратное увеличение плотности энергии по сравнению с литий-ионными аккумуляторами, что позволит значительно увеличить диапазон движения электрокаров на одном заряде. Новая батарея также увеличила количество циклов заряд/разряд, что скажется на ее долговечности, и более быстрый заряд - не часы, а минуты.
Современные литий-ионные батареи для транспортировки ионов лития между анодом и катодом используют жидкий электролит. Если зарядка идет слишком быстро, это может привести к образованию так называемых дендритов, проще - «усов», которые способны замкнуть пластины, что приведет к пожару или взрыву. В новом аккумуляторе вместо жидкого электролита ученые применили твердый стеклянный электролит, который не образует дендритов на щелочном аноде.
Использование щелочного металла для анода (литий, натрий или калий), что невозможно в обычных батареях, позволило увеличить плотность энергии катода и обеспечить длительный срок службы аккумулятора. Кроме того твердые стеклянные электролиты могут работать при температуре минус 60 градусов по Цельсию.
Брага с коллегами начала разработку твердых стеклянных электролитов еще в Университете Порту в Португалии. А два года назад связалась с Гуденофом и исследователем Эндрю Дж Мерчисоном из Техасского университета в Остине. Гуденоф внес некоторые изменения в состав стеклянного электролита, что привело к его новой версии, которую они и запатентовали.
Стеклянные электролиты позволяют создавать анод и катод из листового металла, что упрощает изготовление ячеек батарей. Еще одно преимущество состоит в том, что они могут быть изготовлены из более дешевых материалов. «Стеклянные электролиты позволяют замещать литий более дешевым натрием, который извлекается из морской воды и широко доступен», - сказала Брага.
Гуденоф и Брага продолжают развивать свои исследования и работают над несколькими патентами. В ближайшее время они надеются на сотрудничество с производителями аккумуляторных батарей для доработки и тестирования своего изобретения.
