Твердотельные батареи обещают сделать электромобили более доступными и практичными. Однако история их разработки полна ложных обещаний, которые, вероятно, напоминают задержки с разработкой полностью автономного вождения Tesla. Поэтому новости о реальных успехах в этой области вызывают особый интерес. Одной из таких перспективных разработок является прототип твердотельной батареи от компании Imec, научно-исследовательского гиганта из Бельгии, в рамках проекта SOLiDIFY, поддерживаемого ЕС.
Фирма и ее 13 партнеров представили прототип, который демонстрирует плотность энергии 1070 Втч/л, что почти на 25% выше, чем у лучших литий-ионных батарей с плотностью 800 Втч/л. Кроме того, этот прототип использует метод производства при комнатной температуре, что делает его совместимым с существующими производственными линиями литий-ионных аккумуляторов и значительно удешевляет производство. По прогнозам, стоимость этой технологии будет составлять менее 150 евро за кВт-ч, что лишь немного выше текущих затрат на производство литий-ионных аккумуляторов.
Прорыв в технологии твердотельных батарей
Основным технологическим достижением стало внедрение процесса “затвердевания из жидкости в твердое вещество”. В прототипе используется легированная полимеризованная ионная жидкость, которая формирует тонкий слой электролита толщиной всего 50 микрометров. Этот электролит располагается между композитным катодом высокой емкости и тонким металлическим литиевым анодом, создавая компактную и эффективную конструкцию батареи.
Imec и ее партнеры также добились значительных успехов в улучшении времени зарядки и долговечности аккумулятора. Время зарядки было снижено до трех часов, а срок службы батареи увеличен до 100 циклов. Однако для достижения коммерческой приемлемости этих батарей необходимо продолжать работу над увеличением числа циклов и уменьшением времени зарядки. Для сравнения, современные литий-ионные батареи могут заряжаться до 2000 раз и заряжаются за менее чем один час.
Дальнейшие улучшения и потенциал твердотельных батарей
Сокращение использования кобальта стало еще одним важным шагом в развитии этой технологии. Это было достигнуто благодаря нанесению защитных покрытий нанометровой толщины на компоненты батареи. Однако, несмотря на успехи, технология требует дальнейшего масштабирования для массового промышленного использования. Тем не менее, такие усилия оправданы, поскольку твердотельные батареи обладают большим потенциалом для улучшения плотности энергии, сокращения времени зарядки и повышения безопасности, при этом оставаясь экономически конкурентоспособными.
Заключение
Прототип твердотельной батареи от Imec представляет собой важный шаг на пути к созданию аккумуляторов нового поколения. Улучшенная плотность энергии, совместимость с текущими производственными технологиями и потенциально низкие затраты на производство делают эту разработку крайне перспективной для автомобильной и энергетической отраслей. Хотя предстоит решить проблемы с масштабированием и увеличением срока службы, проект SOLiDIFY демонстрирует, что будущее твердотельных батарей ближе, чем мы могли ожидать.
