Современные литий‑ионные аккумуляторы позволили электромобилям прорваться на рынок, но у них есть ограничения: они могут перегреваться, теряют ёмкость с течением времени и содержат жидкие электролиты, которые горючи. Твёрдотельные батареи предлагают решение. В них вместо жидкого электролита используется твёрдый, что повышает безопасность и позволяет использовать металлический литиевый анод для повышенной плотности энергии. Это значит, что электромобили смогут проезжать больше на одной зарядке и заряжаться быстрее.
Что такое твёрдый электролит
В литий‑ионных батареях ионы лития перемещаются через жидкий электролит между катодом и анодом. В твёрдотельной батарее электролит — керамический или полимерный материал, через который ионы движутся по каналам. Такой материал не горит и не вытекает. Кроме того, он позволяет использовать аноды из чистого лития, который хранит гораздо больше энергии, чем графит. Это обеспечивает увеличение ёмкости на 50–100 % по сравнению с текущими аккумуляторами.
Основные трудности
Твёрдые электролиты хрупкие и плохо контактируют с электродами. Любой зазор снижает эффективность батареи. Учёные ищут гибкие твёрдые материалы, которые могут выдерживать микротрещины. Производство таких батарей пока обходится дороже, потому что нужны новые линии и оборудование. Однако крупные корпорации, включая Toyota и Volkswagen, инвестируют миллиарды в разработки. Первые прототипы автомобилей с твёрдотельными батареями обещают выпустить в конце десятилетия.
Перспективы
Если проблемы с материалами будут решены, твёрдотельные аккумуляторы могут стать стандартом для электромобилей, дронов и даже самолётов. В сочетании с технологиями быстрого зарядления они позволят за несколько минут заполнять аккумулятор на 80 %. Это полностью изменит нашу транспортную инфраструктуру и ускорит отказ от бензиновых двигателей. И пусть сейчас это звучит как будущее, работы идут полным ходом, и революция может случиться раньше, чем мы думаем.