🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Будущее аккумуляторов
Это не единственная морозостойкая архитектура аккумуляторов будущего, но она самая многообещающая и ближе других подобралась к коммерческому выходу на рынок.
Литий-металлический аккумулятор — экспериментальный проект внедрения чистого металлического лития в качестве анода литий-ионной батареи вместо смеси материалов (графита и меди, например).
Какие морозы выдержит литий-металлический аккумулятор?
Самые последние разработки Калифорнийского университета UCSD (Сан-Диего, США) для литий-металлического аккумулятора:
- До -60°C на разряд и заряд с потерей 24% ёмкости каждые 50 циклов.
- До -40°С на разряд и заряд с потерей 16% ёмкости каждые 50 циклов.
Для сравнения современный литий-ионный аккумулятор:
• До -20°C только на разряд без потери в ёмкости, но и без возможности заряжать при температуре ниже 0°C.
Научное обоснование
Вот, что говорят учёные:
«Фактически это первая перезаряжаемая литий-металлическая батарея, которая может обеспечивать значительную плотность энергии при полноценной работе с разрядом и зарядом в мороз до -60°C».
Как вы знаете, современная технология литий-ионных батарей (Li-Ion Battery) предусматривает эксплуатацию в пределах от -20°C до +60°C. Отклонение от этих температур приводит к необратимым изменениям в характеристиках изделия.
❄️ Заряжать такие аккумуляторы при температуре ниже 0°C нельзя (да и не получится из-за внутреннего сопротивления).
Холодная температура увеличивает внутреннее сопротивление и снижает ёмкость литий-ионной батареи. Почему?
Есть формула:
R = ρℓ/A
Где ρ = ρ0(1 + α(T − 273.15))
То есть по мере увеличения T увеличивается и ρ, тем самым провоцируя рост R. И наоборот, при уменьшении T. Если хотите посмотреть подробное обсуждение данного вопроса, то приглашаем в ветку Physics StackExchange.
Производители электромобилей с тяговыми Li-Ion батареями даже вынуждены использовать нагреватели. Самые лучшие разработки в области электрохимических накопителей энергии предусматривают именно нагрев или сохранение температуры.
💡 Калифорнийский университет UCSD предлагает усовершенствовать электролит так, чтобы он попросту не замерзал.
Они как раз и создали прототип литий-металлической батареи с катодом на основе серы, анодом из чистого лития и слабо связывающим электролитом. Разработка представляет собой законченное решение для сверхнизкотемпературных батарей.
🔎 Исследование литий-металлического аккумулятора UCSD и описание прототипа опубликовано в научном журнале Nature Energy.
Литий-металлический тип аккумулятора может найти применение в экстремальных условиях.
Особенно, когда нет возможности использовать нагрев для батарей при эксплуатации при сверхнизких температурах. Например, в открытом космосе или при исследовании морских глубин.