Литий-металлические батареи научились заряжать за 15 минут: плотность энергии и запас хода электромобилей вырастут

Учёные Корейского передового института науки и технологий (KAIST) создали новый материал для сепараторов литий-металлических аккумуляторов. Он облегчает движение ионов внутри батареи и сдерживает рост опасных металлических дендритов. В ходе лабораторных испытаний аккумулятор сохранил 94% исходной ёмкости после 100 циклов зарядки и разрядки при высокой скорости зарядки.

Литий-металлические аккумуляторы рассматривают как перспективную замену нынешним литий-ионным батареям: потенциально они способны хранить больше энергии при том же весе. Однако у этой технологии есть существенный недостаток. Во время зарядки на аноде могут появляться дендриты — микроскопические структуры, похожие на иглы. Они способны проникнуть сквозь сепаратор между электродами, спровоцировать короткое замыкание и даже возгорание.

Для решения проблемы исследователи создали пористый сепаратор на основе жидкокристаллических полимеров. В его состав добавили цепочки полиэтиленгликоля (PEG), которые упрощают перенос ионов лития. Ключевая особенность материала — возможность задавать ориентацию молекул полимера и тем самым формировать более прямые пути для движения ионов.

Испытания показали, что при вертикальной ориентации жидкокристаллических молекул путь ионов примерно в 2,5 раза менее извилист, чем при горизонтальной. Это позволяет литию перемещаться быстрее и равномернее, одновременно сдерживая рост дендритов. Аккумулятор удалось заряжать с интенсивностью 4C, что теоретически соответствует полной зарядке за 15 минут.

По мнению исследователей, новая технология может способствовать созданию аккумуляторов следующего поколения, которые обеспечат более высокую плотность энергии, увеличат запас хода электромобилей и сократят время зарядки.

Источник: iXBT