В последние годы литий-ионные аккумуляторы стали жизненно важной технологией при переходе к возобновляемым источникам энергии и электромобилям (ЭМ). Постоянно растущий спрос на более эффективные и доступные аккумуляторы стимулировал значительные разработки в этой области. В этом году эксперты прогнозируют несколько прорывов, которые могут произвести революцию в возможностях литий-ионных аккумуляторов.
Одним из заметных достижений, за которым стоит следить, является разработка твердотельных аккумуляторов. В отличие от традиционных литий-ионных аккумуляторов, использующих жидкие электролиты, твердотельные аккумуляторы используют в качестве электролитов твердые материалы или керамику. Это нововведение не только увеличивает плотность энергии, потенциально расширяя диапазон электромобилей, но и сокращает время зарядки и повышает безопасность, сводя к минимуму риск возгорания. Известные компании, такие как Quantumscape, сосредоточены на твердотельных литий-металлических аккумуляторах, стремясь интегрировать их в транспортные средства уже в 2025 году[1].
В то время как твердотельные батареи имеют большие перспективы, исследователи также изучают альтернативные химические вещества, чтобы решить проблемы с доступностью ключевых материалов для батарей, таких как кобальт и литий. Поиск более дешевых и устойчивых вариантов продолжает стимулировать инновации. Кроме того, академические институты и компании по всему миру усердно работают над повышением производительности батарей, увеличением емкости, ускорением скорости зарядки и снижением производственных затрат[1].
Усилия по оптимизации литий-ионных аккумуляторов выходят за рамки электромобилей. Эти аккумуляторы находят применение в хранении электроэнергии на уровне сети, что позволяет лучше интегрировать прерывистые возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия. Благодаря использованию литий-ионных аккумуляторов для хранения в сети, стабильность и надежность систем возобновляемой энергии значительно улучшаются[1].
В недавнем прорыве ученые Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли разработали проводящее полимерное покрытие, известное как HOS-PFM. Это покрытие позволяет использовать более долговечные и мощные литий-ионные аккумуляторы для электромобилей. HOS-PFM одновременно проводит как электроны, так и ионы, повышая стабильность аккумулятора, скорость заряда/разряда и общий срок службы. Он также служит в качестве адгезива, потенциально продлевая средний срок службы литий-ионных аккумуляторов с 10 до 15 лет. Кроме того, покрытие показало исключительные характеристики при нанесении на кремниевые и алюминиевые электроды, уменьшая их деградацию и поддерживая высокую емкость аккумулятора в течение нескольких циклов. Эти результаты обещают значительное увеличение плотности энергии литий-ионных аккумуляторов, делая их более доступными для электромобилей[3].
Поскольку мир стремится сократить выбросы парниковых газов и перейти к устойчивому будущему, достижения в технологии литий-ионных аккумуляторов играют ключевую роль. Текущие исследования и разработки двигают отрасль вперед, приближая нас к более эффективным, доступным и экологически чистым решениям для аккумуляторов. Благодаря прорывам в области твердотельных аккумуляторов, альтернативной химии и покрытий, таких как HOS-PFM, потенциал для широкого внедрения электромобилей и хранения энергии на уровне сети становится все более осуществимым.
Время публикации: 25 июля 2023 г.
