Chemical Guide

Учёные из Калифорнийского университета (University of California at Berkeley) разработали новый тип гибких батарей, которые способны превзойти нынешние литиевые аккумуляторы по удельной ёмкости и долговечности при относительной дешевизне.

Необычные ячейки по проекту университета построили и испытали в национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory), а вуз тем временем организовал стартап Seeo для шлифовки и коммерциализации данной технологии.

Новинка является свежей разновидностью тонкоплёночных литиево-полимерных батарей (Lithium-ion polymer battery), в которых отсутствует жёсткий корпус и которые могут быть очень тонкими и гибкими. Но есть принципиальное отличие. Если в сегодняшних литиево-полимерных батареях сепаратор/электролит представляет собой гель, состоящий из смеси полимера и собственно электролита (всё же жидкого), то в конструкции Seeo электролит твёрдый полностью.

Несколько компаний и научных лабораторий много лет работают над подобными аккумуляторами, но до сих пор не удавалось решить одну проблему. Твёрдые полимеры, обладающие хоть сколько-нибудь удовлетворительной ионной проводимостью, одновременно показывают никудышную механическую прочность. И наоборот. Либо кому-то удавалось создать твёрдый электролит с хорошими электрическими параметрами, но работающий нормально лишь при 60 градусах Цельсия, что не очень удобно.

А от ионной проводимости зависит, какой ток сможет принимать или отдавать ячейка, а значит — каковы будут удельная мощность и время зарядки.

Seeo нашла выход. Она разработала тонкую плёнку из блок-сополимера, в котором на молекулярном уровне переплетены две разные полимерные цепи. Одна отвечает за транспорт ионов лития, вторая — за механическую прочность.

Правда, всё равно, по оценкам специалистов, удельная мощность новых батарей будет далеко не рекордной. Потому их главной сферой применения (в случае успеха проекта) станут портативные компьютеры и электромобили. А вот электрический инструмент и авто-гибриды, где очень важна способность к быстрой зарядке и к быстрой же отдаче накопленной энергии, скорее всего, ячейки Seeo не увидят.

Но зато другие параметры у новинки просто выдающиеся.

Удельная ёмкость, по первым вычислениям на основе анализа прототипа, должна достичь 300 ватт-часов на килограмм, что на 50% больше, чем у лучших на сегодня литиево-полимерных батарей и примерно втрое лучше, чем у аккумуляторов литиево-фосфатных, которые (в силу органично присущей им пожарной безопасности) прочат в главный тип батарей надвигающейся эпохи электромобилей.

Кроме того, новый полимер-электролит негорючий. А значит, такая батарея будет столь же безопасна, как и фосфатная.

Наконец, новинка долговечна: технология позволяет достичь вполне солидных 1000 циклов заряда-разряда при потере начальной ёмкости менее 5%, утверждают авторы разработки.

До вывода на рынок новых батарей ещё далеко. Необходимо провести много испытаний, чтобы выявить все возможные “подводные камни” такого дизайна (потенциальный рост дендритов на литиевом аноде — один из них). Тем не менее изобретение показывает, что литиевым батареям ещё есть куда развиваться.

Источник: membrana.ru