Дизайн литиево-ионной батареи поможет увеличить пробег электромобилей

Команда инженеров из Стэнфордской инженерной школы недавно объявила о прорыве в улучшении дизайна литиево-ионной батареи, который, как ожидается, приведет к более стабильной работе аккумуляторов в электрических транспортных средствах. Взяв за основу конструкцию пчелиных сот, инженеры смогли решить проблему образования дендритов на электродах батареи, которые способствуют утечке ионов, что снижает эффективность батареи и в конечном счете может привести к ее возгоранию.

Результатом работы инженеров является литиево-ионная батарея, емкости которой достаточно для покрытия расстояния в 300 миль (482 километра), что позволит снизить стоимость электромобиля до 25 тысяч долларов США.

Проблема с существующими литиево-ионными батареями хорошо известна: литий, содержащийся в электролите аккумулятора, расширяется во время зарядки, что после нескольких циклов зарядки/разрядки приводит к возникновению неровностей на поверхности анода. Литиевые ионы, которые притягиваются к аноду батареи, застревают в «зазорах» неровной поверхности и создают волокнистую массу, известную как дендриты. Крошечные дендритные волокна распространяются между катодом и анодом и могут привести к короткому замыканию.

Инженеры из Стэнфорда решили проблему путем покрытия литиевого анода тончайшим слоем из сотовидных углеродных наносфер. Толщина покрытия составляет всего 20 нанометров, но для его изготовления потребовалось 5000 слоев углерода. Такое покрытие обеспечивает гладкость поверхности литиевого анода при расширении и сжатии и, согласно испытаниям, способствует сохранению КПД батареи на уровне 90 процентов после 150 циклов зарядки/разрядки.

Несмотря на то, что новый дизайн литиево-ионной батареи действительно является технологическим прорывом, пока что она не готова к выпуску на рынок. Инженеры считают, что коммерческий литиево-ионный аккумулятор для электромобилей должен иметь эффективность в 99,9 процента, поэтому в настоящее время использование графитовых и кремниевых анодов для батарей по-прежнему более предпочтительно. Предыдущие экспериментальные модели литиевых анодов после первых циклов достигали 99,6 процентов эффективности, но довольно быстро их КПД снижалось до 50 процентов и менее.

По сравнению с ними, новая литиево-ионная батарея с сотовидным углеродным покрытием имеет большой потенциал для дальнейшего развития, и теперь инженеры собираются экспериментировать с составом электролита.

Источник: www.cheburek.net