700 Вт•год/кг і робота при –50°C: Китай створив батарею нового покоління для електромобілів із запасом ходу 1000+ км
Китайские ученые заявили о прорыве в сфере аккумуляторов для электромобилей. Исследование, опубликованное в журнале Nature, описывает новую литиевую батарею с удельной энергоемкостью более 700 Вт-ч/кг — это почти втрое больше показателей большинства современных серийных аккумуляторов. Такой аккумулятор позволит электромобилям преодолевать более 1000 км на одном заряде.
Работу возглавили профессор Чжао Цин и академик Чэнь Цзюнь из Нанькайского университета совместно с Ли Юном из Шанхайского института космических источников энергии. По словам Чэнь Цзюня, энергоемкость и стабильность в холодном климате остаются двумя ключевыми барьерами для массового перехода на электромобили.
В настоящее время лучшие литий-ионные батареи, устанавливаемые в серийные электромобили, обычно имеют удельную энергоемкость 250-255 Вт-ч/кг. Твердотельные решения, которые часто называют «святым Граалем» отрасли, декларируют около 400-500 Вт-ч/кг. Новая разработка превышает эти показатели и позволяет достигать удельной энергоемкости в 700 Вт-ч/кг и даже больше. Таким образом, при одинаковом весе батарея с большей энергоемкостью позволяет проехать значительно большее расстояние. Теоретически это открывает путь к электромобилям с запасом хода более 1000 км без увеличения массы аккумуляторного блока.
Ключевое изменение касается электролита — жидкости внутри батареи, которая обеспечивает движение ионов лития. Традиционные решения используют смесь литиевых солей и карбонатных растворителей, где перенос заряда происходит при участии атомов кислорода. Такой подход имеет недостатки: электролит густой, хуже растекается и теряет эффективность на морозе.
Команда из Китая создала новый тип жидкого электролита на основе фторированных углеводородных растворителей. Вместо кислорода в переносе ионов задействовали фтор. Это повысило ионную проводимость и стабильность при сверхвысокой энергоемкости. Жидкость стала менее вязкой, лучше распределяется и требует меньшего объема для работы элемента.
В то же время удалось улучшить работу батареи на холоде. В ходе лабораторных тестов при температуре -50°C элемент сохранил удельную энергоемкость на уровне почти 400 Вт-ч/кг. Это больше, чем обеспечивают многие современные премиальные электромобили при комнатной температуре.
Исследователи подчеркивают, что им пришлось тщательно сбалансировать внутреннюю структуру электролита, чтобы обеспечить свободное движение ионов лития. Переход от кислорода к фтору позволил устранить «узкое место», которое ранее ограничивало характеристики.
По словам Чэнь Цзюня, батареи с такой энергоемкостью и температурной выносливостью имеют «огромный потенциал в новых энергетических транспортных средствах». Их также можно применять в интеллектуальных роботах, полярных регионах, аэрокосмической технике и авиации.
Новая разработка с показателем более 700 Вт-ч/кг пока описывает уровень отдельного элемента, а не полноценного батарейного пакета. Однако даже с учетом потерь при интеграции в модуль и систему прирост может быть существенным. Однако сроки начала коммерческой эксплуатации этой технологии пока не называют.
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.