Новое исследование сотрудников Университета Уотерлу может привести к созданию аккумуляторов, которые позволят электромобилям получить запас хода на одном заряде в три раза больший, чем современные показатели. Прорывная разработка подразумевает использование отрицательных электродов из лития, материала, обладающего возможностью существенно увеличить емкость аккумуляторных батарей.
«Это будет означать создание дешевой, безопасной, более емкой батареи, которая предоставит электрокарам гораздо больший запас хода, — сказал возглавляющий исследование доктор Куанкуан Панг. — Увеличенная вместимость батареи, или энергетическая плотность, может увеличить расстояние, преодолеваемое электрическими автомобилями без подзарядки от 200 км до, примерно, 600 км».
При разработке новой технологии Пангу и его коллегам, в том числе профессору химии Линде Назар, пришлось преодолеть два вызова. Первый заключался в риске возгорания и взрыва, вызываемых микроскопическими структурными изменениями металла лития (дендритами) в ходе повторяющихся циклов зарядки-разрядки. Второй вызов – это реакция окисления, которая ограничивает эффективность и продолжительность работы электродов.
Исследователи решили обе эти проблемы добавив химический состав из элементов фосфора и серы в жидкий электролит, который переносит заряд внутри батарей. Состав реагирует с электродом лития в уже смонтированном аккумуляторе, мгновенно покрывая металл очень тонким защитным слоем.
«Мы хотели получить простой, широко применимый способ защитного покрытия лития, — сказал Панг, являющийся сегодня сотрудником Массачусетского технологического института. — Как решение мы просто добавили специальный состав, который и делает свое дело».
Инновационный подход учел возможности электродов лития для создания батарей большей плотности, соответственно предоставляющими больший запас хода, не снижая при этом ни уровня их безопасности, ни срока службы.
Созданные прототипы электромобильных батарей были протестированы химиками, которые подтвердили, что их кулоновская эффективность после 400 циклов (относительный объем сохраняемого на аноде лития после цикла заряда-разряда) составляет почти 100%. Однако, по словам исследователей, на внедрение новой технологии в промышленное производство может уйти несколько лет.
