Учёные из Института физики при Китайской академии наук достигли рекордного значения плотности энергии литий-ионных батарей: 711 Вт·ч/кг. Для сравнения, показатель фирменных аккумуляторных ячеек Tesla 4680 составляет около 244-296 Вт·ч/кг.

Актуальные технологии позволяют создавать вполне удовлетворительные блоки батарей для большинства легковых электромобилей. Однако разработчики высокомощных мобильных агрегатов, высокопроизводительных электробайков и особенно электрических летательных аппаратов и эСВВП уже давно пребывают в активном поиске аккумуляторов, которые могли бы содержать больший запас энергии при значительно меньшей массе. В последние годы учёные активно экспериментируют с увеличением плотности энергии батарей. К примеру, впечатляющие результаты показали исследователи из Contemporary Amperex Technology Company Limited (CATL), которые представили миру «конденсированные батареи» с плотностью энергии 500 Вт·ч/кг и уже работают над их коммерциализацией, а также профессор Джефф Дан и его команда из Университета Далхаузи, которые разработали безанодные аккумуляторные ячейки, продемонстрировавшие в тестах плотность энергии на уровне 575 Вт·ч/кг.

Теперь же их рекорды в пух и прах разбила небольшая команда китайских физиков. Учёные из Китайской академии наук разработали перезаряжаемую аккумуляторную ячейку ёмкостью 10 А·ч, в состав которой входит сверхтонкий литий-металлический анод и насыщенный литием катод на основе оксида марганца. В рамках эксперимента исследователи изучили методы расширения диапазона зарядного и разрядного напряжения, а также структурную стабильность элементов ячейки при внедрении различных модификаций. Тесты показали рекордные значения плотности энергии как в соотношении с массой экспериментальной батареи (711,3 Вт·ч/кг), так и в соотношении с её объёмом (1653,65 Вт·ч/л). По словам учёных, пока рано говорить о коммерциализации подобного продукта, поскольку для изготовления одного лишь прототипа им понадобился целый комплекс продвинутых технологий, которые сделают серийное производство неоправданно дорогостоящим.

Кроме того, поскольку главной целью исследователей было создание батареи с максимально возможной на текущем этапе развития технологий плотностью энергии, при создании рекордной аккумуляторной ячейки не обошлось без неизбежных компромиссов. Учёные не раскрыли, каков ресурс батареи с подобным показателем плотности энергии, не продемонстрировали, сколько энергии она способна принять или отдать за единицу времени, не упомянули температурных характеристик и степени «дуракоустойчивости» прототипа, а также не показали, как меняется выходная мощность ячейки по мере изменения уровня заряда. Все эти аспекты необходимо тщательно исследовать, прежде чем рекордный аккумулятор сможет претендовать на место на рынке. По словам самих учёных, эксперименты с прототипом показали, что им ещё есть над чем поработать, даже касательно показателей плотности энергии батареи. Потому, возможно, в обозримом будущем им удастся побить собственный рекорд.

Источник: A 700 W⋅h⋅kg−1 Rechargeable Pouch Type Lithium Battery / Quan Li (李泉), Yang Yang (杨旸), Xiqian Yu (禹习谦), Hong Li (李泓)