Исследователи надеются, что новый тип кремниевого анода также повысит плотность энергии.
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего при поддержке компании LG Energy сделали многообещающее открытие, связанное с двумя популярными типами аккумуляторных технологий. Они создали твердотельный аккумулятор с полностью кремниевым анодом, который потенциально может обеспечить длительный срок службы, высокую плотность энергии и быструю зарядку, что может сделать электромобили дешевле и практичнее.
Кремний является очень желательным материалом для анода, поскольку его плотность энергии более чем в десять раз выше, чем у нынешних графитовых анодов. Проблема заключается в том, что кремниевые аноды имеют тенденцию к расширению и быстрому разрушению по мере зарядки и разрядки батареи, особенно в жидких электролитах, используемых в настоящее время в литий-ионных элементах. Эта проблема не позволяет использовать их в коммерческих батареях.
Между тем, проблема твердотельных батарей (с твердым, а не жидким электролитом) заключается в том, что в них используются металлические литиевые аноды, которые необходимо поддерживать при повышенной температуре (140 градусов F) во время зарядки. Это делает их менее практичными в холодную погоду, требуя обогревателей, которые потребляют ценную энергию.
Решением обеих этих проблем является особый тип кремниевого анода в твердотельной батарее, утверждает команда из Сан-Диего (США). Они исключили углерод и связующие вещества, обычно используемые в кремниевых анодах, и заменили жидкий электролит твердым электролитом на основе сульфидов.
В результате этих изменений они продемонстрировали, что полностью кремниевые аноды были гораздо более стабильными в твердом электролите, сохраняя 80-процентную емкость после 500 циклов заряда и разряда при комнатной температуре. По словам команды, это также позволило увеличить скорость зарядки по сравнению с предыдущими батареями с кремниевыми анодами.
Команда уже лицензировала технологию компании Unigrid battery, а LG Energy Storage планирует расширить исследования. По словам ведущего автора Даррена Х.С. Тана, эта работа особенно перспективна для сетевого хранения энергии. Однако она все еще находится на экспериментальной стадии, и "предстоит еще много работы", признает команда. И, конечно, многие батареи, которые отлично работают в лабораториях, не оправдали себя в реальном мире. Работа была опубликована в журнале Science, а также появилась ранее на Arxiv.