Ученые создали новый тип аккумуляторов с «бесконечным» числом перезарядок

Ученые утверждают, что они создали новый тип аккумулятора, который не теряет емкость после множества циклов зарядки. Материал для электродов может проложить путь к новым аккумуляторам для электромобилей, которые не будут страдать от постоянно сокращающегося срока службы и, как следствие, дорогостоящих и вредных для окружающей среды замен.

Фото из открытых источников

Литий-ионные аккумуляторы тяжелые, дорогие, относительно недолговечные и поэтому не многи автовладельцы готовы отказаться от авто с ДВС. Если мир действительно хочет использовать электромобили, то срок службы батарей должен увеличиться, а затраты должны снизиться.

Исследователи предлагают использовать твердотельные аккумуляторы (SSB), многообещающую новую технологию, которая может сделать именно это.

Литий-ионные аккумуляторы используют жидкий электролит для облегчения потока заряженных ионов во время зарядки и разрядки, в то время как твердотельные аккумуляторы изготавливаются из полностью твердых материалов. Эти аккумуляторы заряжаются быстрее, не представляют угрозы для безопасности в случае высыпания содержимого и могут накапливать больше энергии, чем их жидкие аналоги, но в настоящее время их возможности ограничены повреждением электродов при прохождении через них ионов лития. Это связано с тем, что электроды расширяются и сжимаются при движении ионов по мере изменения их структуры. Если SSB должны стать жизнеспособными, им нужен способ остановить это движение.

Чтобы бороться с этой проблемой, группа исследователей изучила новый тип SSB-материала, который обладает невероятной стабильностью, предотвращая повреждение электродов. Этот материал полезен по одной главной причине: он имеет одинаковый объем, когда ионы выходят из него или входят в него. Таким образом, аккумулятор можно использовать снова и снова без регулярного разрушения материала – технически его можно заряжать и разряжать бесконечно.

Команда протестировала его и не обнаружила ухудшения качества в течение 400 циклов зарядки/разрядки, чего вы, конечно, не получите с литий-ионными батареями. Она еще не совсем идеальна, но ведущий автор разработки профессор Наоаки Ябуучи считает, что они на пути к тому, чтобы сделать ее такой.

«Отсутствие потери емкости в течение 400 циклов ясно указывает на превосходную производительность этого материала по сравнению с характеристиками обычных твердотельных элементов со слоистыми материалами», - говорится в заявлении соавтора, доцента Нираджа Шармы.

«Это открытие может значительно снизить стоимость батареи. Разработка практичных высокопроизводительных твердотельных аккумуляторов также может привести к разработке современных электромобилей».

По словам команды исследователей, эта батарея позволит заряжать электромобиль всего за пять минут, с большей емкостью, но по гораздо более низкой цене.

Исследование было опубликовано в Nature Materials.