В исследовательской лаборатории Samsung разработан прототип литий-воздушного аккумулятора, который позволяет почти в 2 раза увеличить ёмкость батарей и запас хода электромобилей по сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторами при неизменных габаритах.
Батареи, созданные на базе новой технологии, обеспечивают внушительную плотность хранения энергии на уровне 520 Втч/кг. Как отмечают разработчики, если заменить батарею нового электромобиля Nissan Leaf на литий-воздушную, то его запас хода от полностью заряженного аккумулятора увеличится с 400 км до 700 км.
Столь существенно увеличить плотность хранения энергии инженерам удалось благодаря значительному уменьшению толщины разделителя между катодом и анодом – на 90%. В новой батарее толщина разделительного слоя составляет всего 20 микрон. Благодаря этому при неизменных размерах батареи удаётся значительно увеличить количество доступных ячеек.
Литий-воздушные аккумуляторы извлекают кислород из воздуха, он вступает во взаимодействие с литием для создания тока. Такие батареи обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными литий-ионными образцами. Они обладают более высокой ёмкостью, а для их изготовления требуется меньше материалов, что позволяет снизить их массу и стоимость изготовления.
Однако есть у этой технологии и свои недостатки. Так, у литий-воздушных аккумуляторов начинается ухудшение показателей после определённого количества циклов зарядки-разрядки. В случае прототипа, изготовленного специалистами Samsung, деградация наступает уже после 20 циклов. Также таким батареям требуется несколько часов для полной зарядки. Таким образом, потребуется ещё ряд исследований и разработок, прежде чем начнётся коммерческое использование литий-воздушных аккумуляторов. В компании Samsung надеются устранить указанные технологические барьеры и приступить к полноценному использованию таких батарей, примерно, к 2030 году. Для этого планируется экспериментировать с различными материалами и формами катода и анода, что позволит улучшить производительность.
В настоящее время в электромобилях широко применяются литий-ионные батареи производства Panasonic, Samsung SDI, LG Chem и ряда китайских компаний. В качестве более перспективной альтернативы им рассматриваются твердотельные батареи, которые способны обеспечить прирост ёмкости и ускоренную зарядку по сравнению с литий-ионными аккумуляторами. Toyota планирует приступить к коммерческой эксплуатации таких батарей к середине 20-х годов.