Благодаря беспрецедентно стабильному электродному материалу новая твердотельная батарея не теряет емкости даже после сотен циклов зарядки.
У современных перезаряжаемых аккумуляторов емкость снижается по мере увеличения числа циклов зарядки из-за химического износа. Этот процесс хорошо виден, например, на смартфонах, которые ежедневно заряжаются большинством пользователей и, следовательно, теряют много времени работы уже через два-три года. Тем не менее, электромобили и другие устройства, батареи которых больше, но основаны на тех же технологиях, также затронуты.
Ученые из Университета Нового Южного Уэльса продемонстрировали новый вид твердотельной батареи, в которой благодаря материалу электродов не происходит потери емкости, даже при условии того, что батарея имела сотню циклов зарядки.
Плотность энергии значительно превышает плотность литий-ионных аккумуляторов.
Согласно их публикации в журнале Nature Materials, для положительных электродов (катодов) они использовали оксиды ванадия. Вместе с оптимизированным электролитом им удалось достичь плотности энергии 750 Втч/кг. Обычные литий-ионные аккумуляторы, которые устанавливаются, например, в электромобилях, имеют плотность всего около 120 Втч/кг.
Высокая устойчивость к износу
Высокая устойчивость твердотельной батареи к износу также заслуживает внимания. При плотности заряда 300 мА·ч/г потери емкости с таким электролитом не произошло даже после 600 циклов зарядки и разрядки. Это также связано с низкой усадкой материала и его расширением. Катод, свойства которого гарантируют, что объем катода остается почти одинаковым как заряженным, так и незаряженным. По словам Нираджа Шармы, разработка может значительно снизить затраты на батареи.
«Отсутствие потери емкости после 400 циклов зарядки свидетельствует о превосходных характеристиках этого материала по сравнению с обычными твердотельными многослойными элементами. Это открытие может значительно снизить стоимость аккумуляторов. Разработка практичных высокопроизводительных твердотельных аккумуляторов также может привести к разработке передовых электромобилей».
