Китайские ученые заявили о прорыве в сфере аккумуляторов для электромобилей. Исследование, опубликованное в журнале Nature, описывает новую литиевую батарею с удельной энергоемкостью более 700 Вт-ч/кг — это почти втрое больше показателей большинства современных серийных аккумуляторов. Такой аккумулятор позволит электромобилям преодолевать более 1000 км на одном заряде.
Работу возглавили профессор Чжао Цин и академик Чэнь Цзюнь из Нанькайского университета совместно с Ли Юном из Шанхайского института космических источников энергии. По словам Чэнь Цзюня, энергоемкость и стабильность в холодном климате остаются двумя ключевыми барьерами для массового перехода на электромобили.
Энергоемкость 700 Вт-ч/кг
В настоящее время лучшие литий-ионные батареи, устанавливаемые в серийные электромобили, обычно имеют удельную энергоемкость 250-255 Вт-ч/кг. Твердотельные решения, которые часто называют «святым Граалем» отрасли, декларируют около 400-500 Вт-ч/кг. Новая разработка превышает эти показатели и позволяет достигать удельной энергоемкости в 700 Вт-ч/кг и даже больше. Таким образом, при одинаковом весе батарея с большей энергоемкостью позволяет проехать значительно большее расстояние. Теоретически это открывает путь к электромобилям с запасом хода более 1000 км без увеличения массы аккумуляторного блока.
Ключевое изменение касается электролита — жидкости внутри батареи, которая обеспечивает движение ионов лития. Традиционные решения используют смесь литиевых солей и карбонатных растворителей, где перенос заряда происходит при участии атомов кислорода. Такой подход имеет недостатки: электролит густой, хуже растекается и теряет эффективность на морозе.
Команда из Китая создала новый тип жидкого электролита на основе фторированных углеводородных растворителей. Вместо кислорода в переносе ионов задействовали фтор. Это повысило ионную проводимость и стабильность при сверхвысокой энергоемкости. Жидкость стала менее вязкой, лучше распределяется и требует меньшего объема для работы элемента.
Работа при -50°C
В то же время удалось улучшить работу батареи на холоде. В ходе лабораторных тестов при температуре -50°C элемент сохранил удельную энергоемкость на уровне почти 400 Вт-ч/кг. Это больше, чем обеспечивают многие современные премиальные электромобили при комнатной температуре.
Исследователи подчеркивают, что им пришлось тщательно сбалансировать внутреннюю структуру электролита, чтобы обеспечить свободное движение ионов лития. Переход от кислорода к фтору позволил устранить «узкое место», которое ранее ограничивало характеристики.
СпецпроектыПерші фото з камери Samsung Galaxy S26 Ultra проти iPhone 17 Pro та Vivo X300 Pro: який смартфон знімає краще?Нові Galaxy Buds 4 та Bud 4 Pro від Samsung: еволюція дизайну та покращене ANC
По словам Чэнь Цзюня, батареи с такой энергоемкостью и температурной выносливостью имеют «огромный потенциал в новых энергетических транспортных средствах». Их также можно применять в интеллектуальных роботах, полярных регионах, аэрокосмической технике и авиации.
Новая разработка с показателем более 700 Вт-ч/кг пока описывает уровень отдельного элемента, а не полноценного батарейного пакета. Однако даже с учетом потерь при интеграции в модуль и систему прирост может быть существенным. Однако сроки начала коммерческой эксплуатации этой технологии пока не называют.
Mercedes испытывает твердотельные батареи: более 1000 км хода и меньшая стоимость
Источник: arenaev, electrek