Батарея, разработанная исследователями со всей Европы, может хранить значительно больше энергии в том же пространстве. Аккумулятор, в разработке которого принимал участие Швейцарский федеральный институт испытаний и исследований материалов (Empa), может, по мнению НИИ, увеличить запас хода электромобилей.
Согласно заявлению Empa от 13 сентября (www.empa.ch), прототип новой литий-металлической батареи был изготовлен в Бельгии. Твердотельная батарея имеет плотность энергии 1070 Втч/л, что значительно выше, чем 800 Втч/л современных литий-ионных батарей.
Европейский исследовательский консорциум SOLiDIFY работал над новой батареей несколько лет. В конечном итоге успех был достигнут благодаря тщательной оценке и оптимизации новых материалов и передовых технологий нанесения покрытий.
Чтобы аккумулятор заряжался и разряжался, заряженные частицы, так называемые ионы, должны иметь возможность перетекать от одного полюса к другому. Материал, обеспечивающий этот поток, называется электролитом. В обычных литий-ионных аккумуляторах для этой цели используется жидкое вещество. В новых аккумуляторах жидкий электролит заменен на твердый.
В качестве электролита нового аккумулятора разработан полимеризованный твердый композиционный материал на основе ионной жидкости. Это решение позволяет использовать метод затвердевания («жидкое-твердое»), который, по словам компании Empa, является уникальным. Это решение позволяет изготовить тонкий сепаратор толщиной 20 мкм, что позволяет использовать толстый катод толщиной 100 мкм и компактную стопку аккумуляторных элементов.
Это решение позволило добиться высокой плотности энергии. Положительным побочным эффектом является то, что аккумуляторная ячейка термически более стабильна, чем другие твердотельные батареи, что еще больше снижает риск возгорания, который у твердотельных батарей и так ниже, чем у классических литий-ионных батарей.
По данным Empa, новую батарею можно производить при комнатной температуре. Кроме того, существующие линии по производству литий-ионных аккумуляторов могут быть адаптированы для производства твердотельных аккумуляторов.
По оценкам исследователей, батарея будет стоить менее €150 за киловатт-час. Однако это сделает их дороже, чем стандартные литий-ионные батареи. По данным Bloomberg, средняя цена в 2023 году составила 115 евро/кВтч. Ожидается, что в ближайшие несколько лет цена упадет еще больше, главным образом из-за Китая. В апреле цены там уже упали до 68–94 евро/кВтч, в зависимости от литий-ионной технологии.
Европейские технологии по-прежнему могут быть интересны производителям автомобилей, особенно если ЕС введет пошлины на китайские аккумуляторные элементы. Тогда в конечном итоге будет дешевле покупать более дорогие батареи в Европе. На следующем этапе SOLiDIFY хочет расширить масштабы технологии твердотельных аккумуляторов. Когда может начаться серийное производство, пока неизвестно.