Разработка новых источников энергии стала одной из важнейших задач для современной промышленности. Сейчас широко используются литий-ионные аккумуляторы, но их возможности не безграничны и казались давно исчерпанными. Пока частные и государственные предприятия работают над созданием новых видов батарей, Amprius, компания из Калифорнии, выпустила литий-ионные батареи новой конструкции с улучшенными характеристиками.

Новые батареи против старых

В своё время литий-ионные батареи стали большим и своевременным изобретением, которое совершило небольшую техническую революцию. Они обладали меньшими размерами, а энергии могли хранить больше, чем существовавшие на тот момент аккумуляторы, поэтому их начали широко использовать в различных гаджетах и прочей технике. С появлением же электромобилей и устройств, работающих на повышенной мощности, стала очевидна их недостаточная энергоёмкость. Для достижения требуемых показателей приходится наращивать количество батарей, что очень плохо сказывается на общем весе. Конечно, исследователи не сидели без дела и создали несколько очень перспективных аккумуляторов нового типа, например, твердотельные. Вот только до их серийного производства очень далеко, а сами производственные мощности ещё необходимо построить.

На этот процесс требуется несколько лет, поэтому исследователи не прекращали поиска путей совершенствования литий-ионных аккумуляторов старого образца. Таким образом поступила и компания Amprius, её специалистам удалось с минимальной степенью модификации модернизировать уже существующие батареи, намного увеличив их энергоёмкость.

Улучшенные аккумуляторы

Самая большая проблема аккумуляторных батарей нового типа – это создание нового эффективного производственного процесса, а также строительство завода. Именно поэтому от создания отлично работающего лабораторного образца до выхода первых серийных партий проходит огромное количество времени. Причём речь чаще всего идёт о десятилетии, потому как новый аккумулятор требует разработки множество сопутствующих технологий, например, тех же самых зарядных устройств. Поэтому в качестве временного выхода из положения можно воспользоваться модифицированными батареями: если для их модернизации нет необходимости в создании новых производственных линий, выпуск аккумуляторов будет налажен очень быстро. По словам компании Amprius, созданная её специалистами батарея отличается только конструкцией анода, поэтому они могут выпускаться на уже существующем заводе после небольших изменений в технологии производства.

Компания уже успела отгрузить первую партию аккумуляторов повышенной ёмкости. От обычных они отличаются использованием в аноде кремния вместо графита. Содержащая литий кремниевая решётка притягивает к себе электроны, высвободившиеся во время зарядки батареи, чтобы потом в процессе разряда отдать их обратно. Если решётку изготовить из кремния, она сможет вместить в 10 раз больше лития, но при этом её срок эксплуатации очень мал: структура кремния теряет форму, и он трескается. Специалисты из Amprius из кремния изготовили точнейшие нити с пористой поверхностью, более толстые распложены вертикально, а горизонтально их соединяют более тонкие. По утверждению компании, использование нитей позволило избежать быстрого износа кремния и продлить время его эксплуатации настолько, чтобы можно было говорить о коммерческом использовании и конкуренции с батареями классической конструкции.

По словам представителей компании, энергоёмкость новых батарей составляет 450 Втч/кг и 1150 Втч/л. На текущий момент в автомобилях Tesla Model 3 используются аккумуляторные блоки с энергоёмкостью 260 Втч/кг и 730 Втч/л. Это значит, что с сохранением энергоёмкости аккумуляторы новой конструкции более чем в половину меньше и легче существующих. Благодаря этому можно будет значительно нарастить ёмкость батарейных блоков, не повышая при этом общий вес. Конечно, у аккумуляторов есть и другие показатели, например, надёжность, скорость восстановления заряда, количество циклов разряда-заряда, но об этих характеристиках компания предпочла ничего не говорить.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!