Немецкие учёные научились «упаковывать» в аккумуляторы на 250% больше энергии

Исследователи из Германии презентовали инновационный метод создания волокнистых кремниевых анодов, обеспечивающий повышение ёмкости литий-ионных аккумуляторов до 250%. Решение, разработанное Центром по исследованиям солнечной энергии и водорода Баден-Вюртемберга (ZSW), обещает кардинально улучшить параметры батарей для электромобилей, бытовой техники и систем накопления энергии из возобновляемых источников.

В рамках консорциума FACILE, объединяющего региональных партнёров, учёные предложили применять гибкие электро-проводящие нетканые полотна в роли основы для кремниевых анодов. В традиционных Li-ion аккумуляторах используют графитовые аноды, удерживающие около 370 мА·ч лития на грамм. Теоретическая ёмкость кремния достигает 4200 мА·ч/г, что превышает возможности графита более чем в десять раз. Однако при литировании кремний увеличивается в объёме до 300 %, что вызывает растрескивание и выход ячеек из строя.

Новая конструктивная схема анода компенсирует объёмные деформации кремния, предотвращая образование трещин и расслаивание материала в циклах зарядки и разрядки. По мнению директора ZSW Маркуса Хёльцле (Markus Holzle), цель проекта — достичь анодной ёмкости не менее 1000 мА·ч/г, что обеспечит рост фактической энергоёмкости минимум на 250 %.

Команда ZSW уже приступила к интеграции обновлённых анодов в лабораторные малогабаритные ячейки для оценки их эксплуатационных характеристик. Следующий этап — оптимизация и масштабирование технологического процесса для изготовления крупных аккумуляторных блоков, предназначенных для электромобилей. Наличие нескольких пилотных производственных линий и установок для выпуска Li-ion ячеек ёмкостью 100 А·ч даёт институту все ресурсы для ускоренного развития технологии.

Волокнистые кремниевые аноды позволят создавать более лёгкие и ёмкие аккумуляторные модули для электромобилей, существенно увеличивая запас хода и снижая экологический след производства.

Источник: iXBT