Литиевая эра. Недавние достижения в плотности энергии литий-железо-фосфатных (LFP) аккумуляторов означают, что технология LFP будет все больше конкурировать с литий-ионными аккумуляторами для электромобилей (EV) и стационарных накопителей. Tesla и BYD, среди прочего, уже используют в некоторых моделях электромобилей аккумуляторы LFP. Между тем, батареи на основе лития сокращают краткосрочные перспективы свинцово-кислотных батарей, которые намного больше и тяжелее, выделяют опасные газы и менее энергоемки в стационарных хранилищах и источниках бесперебойного питания.
Материалы батарей будущего. Катоды, аноды аккумуляторов и электролит в основном изготавливаются из кобальта (Co), никеля (Ni), легковоспламеняющихся жидкостей, графита, марганца (Mn) и лития. Под давлением растущих затрат, производительности и особенно требований безопасности, усиливается поиск более эффективных материалов и химических смесей. В ближайшие два-три года Ni будет все чаще заменять Co в качестве катодного стабилизатора, чтобы избавиться от зависимости от дорогостоящих поставок из Конго. Будет предприниматься все больше усилий по замене легковоспламеняющихся жидких электролитов керамическими, стеклянными, полимерными или кремниевыми электролитами (в идеале), работающими в тандеме с литий-металлическими модифицированными анодами.
Кремниево-графеновая революция. Кремний (Si), наряду с графеном, является предпочтительным твердотельным материалом будущего для 20-кратного роста плотности энергии. Но в современных прототипах батарей кремний часто вызывает короткие замыкания. Тем не менее, стартап Sila Nanotechnology, сотрудничая с BMW, Daimler и китайской CATL, полагает, что к 2025 году у него будет готовое решение с использованием сферических частицы кремния, которые позволят Si расширяться, не ломаясь.
Технология квантового стекла. В 2017 году один из создателей литий-ионной батареи Джон Гуденаф представил, возможно, самый интересный подход к электролитам из всех имеющихся: стекло, легированное щелочными материалами, такими как Li или Na. Это так называемое квантовое стекло. Технология позволяет заряжать аккумулятор за считанные минуты и не создает проблемных «остроконечных» дендритов.
Натриевая технология. Компания CATL разработала твердый углеродный анодный материал, обеспечивающий значительное накопление и быстрое перемещение ионов Na вперед и назад через расплавленный солевой электролит с катодом из оксида Na. Такие аккумуляторы обещают высокую плотность энергии, быструю зарядку и лучшую общую производительность в условиях низких температур. И по низкой цене.
Жидкометаллические аккумуляторы. В них используются жидкие кальциевые (Ca) аноды, катоды с частицами сурьмы (Sb) и расплавленные солевые электролиты, что обеспечивает преимущества по стоимости, эксплуатации и безопасности в сравнении с решениями на основе лития и свинцово-кислотными аккумуляторами.
«Фактор Теслы». Tesla надеется, что ее большие аккумуляторные батареи с элементами питания 4860, коммерческое производство которых ожидается к 2024 году, станут революционными. Предполагаемый прорыв основан на устранении вкладок. Металлические компоненты добавляются к батареям, чтобы они могли подключаться к внешнему источнику питания. Текущая проблема заключается в том, что производственные линии приходиться приостановливать, чтобы добавить вкладки — этот процесс может повредить ячейки. Инженеры Tesla заявляют, что нашли способ внедрить функции выступов во внутреннюю фольгу анодного и катодного коллектора. Это должно устранить необходимость в прикрепленных компонентах, оптимизировать производственный процесс и снизить вероятность брака.
Твердотельные аккумуляторы. В них обычно используются керамика и твердые полимеры вместо жидкостей и полимерных гелей литий-ионных батарей. Это снижает риск воспламеняемости и короткого замыкания, а также существенно увеличивает количество циклов зарядки, которые батарея может выдержать в течение всего срока службы.
