Ученые из Tianmushan Lab и Университета Цинхуа разработали литий-металлический аккумулятор, способный обеспечить плотность энергии более 600 ватт-час на килограмм
Разработка может оказаться особенно востребованной в сфере электрокаров, беспилотных автомобилей, а также летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой (eVTOL). Для таких машин одним из главных ограничений остается продолжительность полета. Современные литий-ионные батареи с графитовыми анодами уже приближаются к теоретическому пределу примерно в 350 Втч/кг, поэтому дальнейшее увеличение запаса энергии становится все технически сложнее.
Одним из наиболее перспективных вариантов считаются аккумуляторы с литий-металлическими элементами. Такой анод обладает более высокой удельной емкостью, однако данная технология имеет ряд проблем. При высоких напряжениях происходит разрушение электролита, а на поверхности лития могут формироваться дендриты (микроскопические кристаллы), способные снижать ресурс и повышать риск возгорания.
Китайские ученые предложили решить проблему с помощью специальной электролитной пленки, которая формируется на поверхности катода, снижая его повреждение при работе с высоким напряжением. Одновременно на металлическом литиевом аноде создается стабильный защитный слой, который препятствует образованию дендритов и улучшает транспортировку ионов лития.
В ходе испытаний аккумуляторные ячейки емкостью 10 Ач с никельсодержащими трехкомпонентными катодами продемонстрировали плотность энергии 550,7 Втч/кг. После 180 циклов они сохраняли 80% первоначальной емкости. Еще более высокий результат был получен при использовании богатого литием марганцевого катодного материала. В этом случае обратимая удельная энергия достигла 602,5 Втч/кг. Это более чем на 50% выше показателей современных тяговых аккумуляторов.
При этом говорить о скором появлении таких батарей в серийных электромобилях или летательных аппаратах пока рано. Технология находится на ранней стадии разработки и требует дальнейшей доработки и проверки возможности масштабирования.
