В останні роки літій-іонні акумулятори стали життєво важливою технологією в переході до відновлюваних джерел енергії та електромобілів (EV). Постійно зростаючий попит на більш ефективні та доступні акумулятори стимулював значні розробки в цій галузі. Цього року експерти прогнозують кілька проривів, які можуть революціонізувати можливості літій-іонних акумуляторів.
Одним із помітних досягнень, за яким варто стежити, є розробка твердотільних акумуляторів. На відміну від традиційних літій-іонних акумуляторів, які використовують рідкі електроліти, твердотільні акумулятори використовують тверді матеріали або кераміку як електроліти. Ця інновація не тільки збільшує щільність енергії, потенційно розширюючи запас ходу електромобілів, але й скорочує час заряджання та підвищує безпеку, мінімізуючи ризик пожежі. Відомі компанії, такі як Quantumscape, зосереджуються на твердотільних літій-металевих акумуляторах, прагнучи інтегрувати їх у транспортні засоби вже у 2025 році[1].
Хоча твердотільні акумулятори мають великий потенціал, дослідники також досліджують альтернативні хімічні склади, щоб вирішити проблеми щодо доступності ключових матеріалів для акумуляторів, таких як кобальт і літій. Пошук дешевших і більш екологічних варіантів продовжує стимулювати інновації. Крім того, академічні установи та компанії по всьому світу наполегливо працюють над покращенням продуктивності акумуляторів, збільшенням ємності, прискоренням швидкості заряджання та зниженням виробничих витрат[1].
Зусилля з оптимізації літій-іонних акумуляторів виходять за рамки електромобілів. Ці акумулятори знаходять застосування в накопичувачах електроенергії на рівні мережі, що дозволяє краще інтегрувати періодичні відновлювані джерела енергії, такі як сонячна та вітрова енергія. Завдяки використанню літій-іонних акумуляторів для накопичення енергії в мережі значно покращується стабільність та надійність систем відновлюваної енергії[1].
Нещодавно вчені з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі розробили провідне полімерне покриття, відоме як HOS-PFM. Це покриття дозволяє створювати довговічніші та потужніші літій-іонні акумулятори для електромобілів. HOS-PFM одночасно проводить як електрони, так і іони, покращуючи стабільність акумулятора, швидкість заряду/розряду та загальний термін служби. Він також служить клеєм, потенційно подовжуючи середній термін служби літій-іонних акумуляторів з 10 до 15 років. Крім того, покриття продемонструвало виняткову ефективність при нанесенні на кремнієві та алюмінієві електроди, пом'якшуючи їхню деградацію та підтримуючи високу ємність акумулятора протягом кількох циклів. Ці результати обіцяють значне збільшення щільності енергії літій-іонних акумуляторів, роблячи їх більш доступними для електромобілів[3].
Оскільки світ прагне скоротити викиди парникових газів та перейти до сталого майбутнього, досягнення в технології літій-іонних акумуляторів відіграють ключову роль. Поточні дослідницькі та розробницькі зусилля рухають галузь вперед, наближаючи нас до більш ефективних, доступних та екологічно чистих рішень для акумуляторів. Завдяки проривам у твердотільних акумуляторах, альтернативних хімічних речовинах та покриттях, таких як HOS-PFM, потенціал для широкого впровадження електромобілів та накопичення енергії на рівні мережі стає все більш реальним.
Час публікації: 25 липня 2023 р.
