Понад 3500 мА·год/г: інноваційна конструкція Li-ion батарей стане революційною для електрокарів — Nissan

Дослідники з Інституту передових технологій (ATI) Університету Суррея розробили нову конструкцію Li-ion батареї, здатну значно збільшити запас ходу електромобілів.

У дослідженні був представлений новий анод, який забезпечує один з найбільших показників місткості зберігання енергії для систем на основі кремнієвих та вуглецевих нанотрубок. Він зберігає стабільність протягом сотень циклів заряду-розряду.

Графіт, який переважно використовується в анодах, обіцяє стабільну роботу, однак має обмеження щодо місткості. З іншого боку кремній має значно більшу місткість, однак він розширюється під час заряджання, що з часом призводить до розтріскування та деградації.

Для вирішення цього дослідники розробили структуру вертикально інтегрованих кремній-вуглецевих нанотрубок (VISiCNT). Ця конструкція включає щільні масиви вуглецевих нанотрубок, які вирощуються безпосередньо на мідній фользі й вкриваються тонким шаром кремнію, створюючи гнучкий провідний каркас, здатний компенсувати розширення кремнію, зберігаючи характеристики.

В ході лабораторних випробувань анод накопичував понад 3500 мА·год/г, що близько до максимальної місткості кремнію та набагато вище, ніж в графіту (370 мА·год/г). Інноваційний анод також демонстрував покращену стабільність та продуктивність протягом численних циклів заряджання-розряджання.

“Останнім часом спостерігається зростаюче прагнення до інновацій у сфері акумуляторів, оскільки багато сучасних технологій обмежені обсягом енергії, який можуть зберігати акумулятори. Наша конструкція VISiCNT пропонує практичний спосіб використання величезної місткості кремнію для зберігання енергії без шкоди для терміну служби”, — зазначає автор дослідження, доктор Мухаммад Ахмад.

Ключовою перевагою такого підходу є безпосереднє вирощування вуглецевих нанотрубок на мідній фользі, оскільки мідь вже використовується у комерційних батареях. Це може спростити впровадження технології у наявні виробничі лінії.

За словами провідного дослідника та директора ATI, професора Раві Сільви, наразі вже доступне швидке вирощування структур на основі вуглецевих нанотрубок та регулювання стабільності кремнієвого шару. Технологія має значний потенціал не тільки для електрокарів, а й для зберігання енергії в енергомережах та для створення мініатюрних батарей, які використовуються в мікроелектроніці.

Раніше ми писали, що нові китайські Li-ion-батареї подвоять запасу ходу електрокарів й працюватимуть навіть за – 70°C. Нещодавно дослідники також створили перший прототип бездротової квантової батареї.