В последние годы литий-ионные аккумуляторы стали жизненно важной технологией при переходе к возобновляемым источникам энергии и электромобилям (EV). Постоянно растущий спрос на более эффективные и доступные батареи стимулировал значительные разработки в этой области. В этом году эксперты прогнозируют несколько прорывов, которые могут революционизировать возможности литий-ионных аккумуляторов.
Одним из заметных достижений, за которыми стоит следить, является разработка твердотельных батарей. В отличие от традиционных литий-ионных батарей, в которых используются жидкие электролиты, в твердотельных батареях в качестве электролитов используются твердые материалы или керамика. Это нововведение не только увеличивает плотность энергии, потенциально увеличивая запас хода электромобилей, но также сокращает время зарядки и повышает безопасность за счет минимизации риска возгорания. Известные компании, такие как Quantumscape, сосредоточены на твердотельных литий-металлических батареях, стремясь интегрировать их в автомобили уже в 2025 году[1].
Хотя твердотельные батареи имеют большие перспективы, исследователи также изучают альтернативные химические методы, чтобы решить проблемы доступности ключевых материалов для батарей, таких как кобальт и литий. Поиск более дешевых и более устойчивых вариантов продолжает стимулировать инновации. Кроме того, академические учреждения и компании по всему миру усердно работают над повышением производительности аккумуляторов, увеличением емкости, ускорением скорости зарядки и снижением производственных затрат[1].
Усилия по оптимизации литий-ионных аккумуляторов выходят за рамки электромобилей. Эти батареи находят применение в хранении электроэнергии на уровне сети, что позволяет лучше интегрировать прерывистые возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия. Использование литий-ионных батарей для хранения энергии в сети значительно повышает стабильность и надежность систем возобновляемой энергии[1].
В ходе недавнего прорыва ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли разработали проводящее полимерное покрытие, известное как HOS-PFM. Это покрытие обеспечивает более длительный срок службы и более мощные литий-ионные аккумуляторы для электромобилей. HOS-PFM одновременно проводит как электроны, так и ионы, повышая стабильность батареи, скорость заряда/разряда и общий срок службы. Он также служит клеем, потенциально продлевая средний срок службы литий-ионных батарей с 10 до 15 лет. Кроме того, покрытие продемонстрировало исключительные характеристики при нанесении на кремниевые и алюминиевые электроды, смягчая их деградацию и поддерживая высокую емкость батареи в течение нескольких циклов. Эти результаты обещают значительно увеличить плотность энергии литий-ионных батарей, сделав их более доступными для электромобилей.
Поскольку мир стремится сократить выбросы парниковых газов и перейти к устойчивому будущему, достижения в области технологии литий-ионных аккумуляторов играют ключевую роль. Постоянные исследования и разработки продвигают отрасль вперед, приближая нас к более эффективным, доступным и экологически чистым решениям в области аккумуляторов. Благодаря прорывам в области твердотельных батарей, альтернативных химических технологий и покрытий, таких как HOS-PFM, потенциал широкого внедрения электромобилей и систем хранения энергии на уровне сети становится все более реальным.
Время публикации: 25 июля 2023 г.
