В Китае представили батарею для автомобиля, заряжающуюся за 3 минуты

Китайские исследователи из Академии наук представили новую твердотельную литий-металлическую батарею, которая достигла впечатляющей плотности энергии в 451,5 ватт-часа на килограмм. При этом батарея сохраняет стабильность даже при сверхбыстрой зарядке – всего за три минуты, передает Liter.kz со ссылкой на CNC.

Результаты своей работы ученые опубликовали в авторитетном журнале Journal of the American Chemical Society.

Основное внимание ученые уделили полимерным электролитам на основе поливинилиденфторида (PVDF). Этот материал давно считается перспективным благодаря хорошей стабильности и проводимости ионов. Однако обычные добавки (пластификаторы) для электролитов, которые делают материал более мягким, гибким и пластичным, быстро разрушаются на поверхности электродов. Из-за этого батареи плохо работают с литиевым анодом и высоковольтными катодами.

Чтобы решить эту проблему, исследователи применили новую стратегию, которую назвали пластификацией совместимым растворителем. Они вводят специальный летучий растворитель, который помогает полимеру и пластификатору хорошо смешаться на этапе приготовления. Когда пленка формируется, растворитель испаряется, а пластификатор надежно остается внутри полимерной структуры. Благодаря этому на поверхности электродов образуется стабильный защитный слой, богатый фторидом лития, и резко снижается количество вредных побочных реакций.

На испытаниях новая батарея продемонстрировала отличные результаты: она выдержала 700 циклов зарядки-разрядки на скорости 20C (примерно три минуты на цикл) с сохранением 81,9 процента емкости. Использовался высоковольтный никелевый катод на 4,7 вольта.

Ученые также собрали тестовый элемент в мягком корпусе (pouch cell) с тонким литиевым анодом. Его плотность энергии составила те же 451,5 ватт-часа на килограмм – это более чем в два раза выше, чем у современных литий-железо-фосфатных аккумуляторов для электромобилей. Батарея успешно прошла испытание проколом гвоздем, подтвердив высокую безопасность.

Этот результат стал очередным шагом в активной работе китайских компаний и институтов над твердотельными батареями. Компания Ganfeng Lithium уже сообщила о батарее с плотностью 400 ватт-часов на килограмм, которая выдержала более 1100 циклов. Их версия на 500 ватт-часов уже вышла на мелкосерийное производство.

Несмотря на все успехи в разработке новых технологий, на китайском рынке аккумуляторов для электромобилей по-прежнему доминируют обычные литий-железо-фосфатные (LFP) батареи. По данным China EV DataTracker, CATL занимает лидирующее положение с долей рынка почти 39 процентов. За ней следуют BYD, Gotion High-tech и другие производители.