В Китае создали литиевый аккумулятор с рекордной плотностью энергии — в два раза выше, чем у ячеек Tesla 4680. Более того, уже создана и запущена линия по опытному производству новых ячеек. Прорыв обеспечила разработка нового электролита, который по признанию занятых в проекте учёных «ломает современные концепции». При этом новые батареи высоконадёжны и устойчивы к возгоранию, что делает их полностью безопасными.
Аккумуляторные ячейки Tesla 4680 могут иметь плотность запасаемой энергии до 300 Вт·ч/кг. Популярные литий-железо-фосфатные элементы Blade 1.0 компании BYD демонстрируют плотность на уровне 150 Вт·ч/кг. Созданные учёными Тяньцзиньского университета аккумуляторы характеризуются плотностью запасаемой энергии на уровне 600 Вт·ч/кг. Тем самым по этому параметру они вдове превосходят изделия Tesla и вчетверо — одно из самых популярных среди недорогих аккумуляторов решение, LFP-аккумуляторы Blade первого поколения.
Нетрудно представить, что собранные на базе новых ячеек батареи обеспечат электрическим транспортным средствам ощутимо больший запас хода. Если они пойдут в массовое производство, это в целом может изменить парадигму транспорта на электрической тяге. К слову, новые батареи уже переданы для испытания на электрических воздушных беспилотниках трёх неназванных компаний в Китае, которые остались довольны разработкой.
Всё дело в электролите, объясняют учёные в свежей статье в журнале Nature. Свойства литиевого аккумулятора зависят от химической и электрической активности так называемой сольватной структуры. Это группы молекул растворителя (воды или органических растворителей) которые группируются вокруг ионов лития, обеспечивая стабильность и подвижность ионов. Дизайн новой батареи, по словам разработчиков, «разрушает традиционную зависимость от доминирующей в электролитах сольватной структуры, обеспечивая двойное повышение плотности энергии и общей производительности».
Также уточним, что речь идёт о литий-металлическом аккумуляторе, который считается признанным фаворитом в гонке за звание аккумулятора следующего поколения.
Для планирования химических свойств нового электролита учёные привлекли значительные вычислительные мощности и машинное обучение, что помогло определить наиболее перспективные соли лития и растворители. Как показали эксперименты, результат себя оправдал. Прототип батареи не только показал высочайшую в отрасли плотность запасаемой энергии, но также не воспламенялся (за счёт добавок фосфатов) и не замерзал до -60 °C. Аккумулятор буквально протыкали гвоздями, и это не приводило к взрывным последствиям.
Опыты показали, что новая батарея может сохранять стабильную плотность энергии после 90 циклов зарядки. На основе опытных ячеек был собран батарейный блок Pack480 ёмкостью 3904 Вт·ч. Во время тестирования аккумуляторный блок обеспечил рекордную мощность для своего веса и оставался стабильным после 25 циклов, превосходя по своим характеристикам большинство существующих аккумуляторов.
Больше интересных новостей на сайте 3DNews:
• Гигантский беспилотный самолёт на солнечных батареях совершил 74-часовой перелёт — он летел даже ночью
• Apple случайно сама раскрыла информацию о семёрке готовящихся новинок
• Samsung «обманула физику», разработав сверхтонкие линзы для камер смартфонов