Разработана литий-металлическая батарея емкостью более 500 Вт-ч/кг
Современные батареи в электромобилях обычно имеют плотность энергии от 200 до 250 Вт-ч/кг, что уже является сравнительно высоким показателем. Домашние системы хранения энергии в лучшем случае вдвое меньше этого значения.
Тем не менее, такая батарея с практической емкостью, возможно, 70 ватт-часов весит около 300 кг (660 фунтов). Поэтому увеличение плотности энергии может сэкономить огромное количество массы, что, в свою очередь, снизит расход и повысит динамику движения.
Батарея, представленная Университетом науки и техники Китая (USTC) в Хэфэе, с плотностью энергии 505,9 Вт-ч/кг может, таким образом, одним махом сэкономить 150 кг (330 фунтов) балласта.
Для сравнения: плотность энергии бензина и дизельного топлива составляет около 10 000 Вт-ч/кг. Однако эффективность двигателя внутреннего сгорания значительно хуже, и после того, как топливо сгорело, его нельзя просто перезарядить.
Корректировка молекулярных расстояний
Такое высокое значение возможно для литий-металлической батареи, которая в предыдущих экспериментах не выдерживала и 50 циклов зарядки. Согласно исследованию, предыдущие эксперименты в этой области были направлены на увеличение концентрации электролита.
Структура новой батареи, которая при 500 Вт-ч/кг выдержала 130 циклов с незначительной потерей емкости, значительно отличается. При емкости всего 400 Вт-ч/кг, что все еще значительно выше, чем у коммерческих батарей, было достигнуто более 300 циклов зарядки.
Вместо обычного концентрата с ионами лития, анионами и другими неорганическими частицами используется компактная структура с большим количеством ионов лития, которая переносит электроны вместе, а также доставляет их к аноду в более крупных пакетах.
В этой гораздо более крупной структуре, которая примерно в 50 раз больше, чем раньше, ионы лития расположены ближе друг к другу. Около сотни ионов вместо одного отдают электроны в концентрированном виде. Это создает твердый электролит над анодом, что значительно повышает стабильность.
Конечно, будет интересно посмотреть, как далеко можно оптимизировать этот принцип. В конце концов, даже 300 зарядов - это все равно мало. Если бы батарея проехала 500 км (300 миль), то падение емкости следовало бы ожидать после 150 000 км (90 000 миль).
Источник(и)
