Созданы батареи с высокими ёмкостью и долговечностью

Создатели новых аккумуляторов уверяют, будто при крупносерийном производстве они будут не дороже нынешних литиево-ионных обычного типа, а может, и дешевле. Электробус в данном случае даёт возможность проверить разработку в деле.

Компания Brighsun New Energy сообщила, что в нынешнем году начнёт промышленные испытания линейки литиево-серных аккумуляторов (Li-S), способных обеспечить питание смартфона на неделю или пробег электрокара в 2000 км на одной зарядке. Весь цикл проверок и подготовку к крупномасштабному выпуску фирма со штаб-квартирой в Австралии надеется завершить до конца 2020-го.

В релизе особое внимание привлекает результат тестов на долговечность. Ячейки от Brighsun сохраняли 91% начальной ёмкости после 1700 полных циклов заряда-разряда током 2С (ток в два раза выше, чем значение номинальной ёмкости, выраженное в А•ч). Причём полная зарядка и полный разряд проводились за 30 минут. Таков краткий итог восьми лет исследовательской работы.

Разработчики пишут: «Brighsun New Energy запатентовала технологию аккумуляторов Li-S, которая предотвращает образование полисульфидов на серном катоде и подавляет рост литиевых дендритов на аноде, прокладывая путь для использования аккумуляторов Li-S в электромобилях». (Именно дендриты и полисульфиды губят батарею Li-S по мере эксплуатации.)

Эта живучесть — гигантская. Современные литиево-ионные ячейки обладают сроком жизни от 500 до 1500 циклов (с потерей примерно 10–20% от начальной ёмкости). Ещё непривычнее такой высокий параметр выглядит именно для литиево-серных батарей. Их долговечность была главной проблемой на пути к массовому применению. Достаточно сказать, что когда 14 лет назад другие исследователи начинали опыты с ячейками типа Li-S, то получали удельную ёмкость на уровне одной ячейки в 300–350 Вт•ч/кг, но живучесть всего в 60 полных циклов.

Для сравнения, нынешние серийные литиево-ионные ячейки, используемые в гибридах и электрокарах, обладают плотностью энергии в 200–260 Вт•ч/кг. Ну а Brighsun в том же релизе заявила о скором начале опытного производства ячеек Li-S с параметром в 1000 Вт•ч/кг. В теории это означает: автомобиль, который мог пройти на одной зарядке 500 км, с новыми ячейками сможет проходить 2000 км при том же весе тягового аккумулятора.

Brighsun New Energy — не единственная фирма, занимающаяся разработкой батарей типа Li-S и даже их выпуском. Так, на днях британская Oxis Energy рассказала о достижении в экспериментальной ячейке уровня в 471 Вт•ч/кг, пообещала за год поднять параметр до 500, а в перспективе и до 600 Вт•ч/кг. В серии у неё уже есть ячейки на 400 Вт•ч/кг, только поставляются не в автомобильные сектора промышленности (на фото).

Поскольку ячейки собираются в модули, а те — уже в общий блок, то корпус батареи, проводка, соединяющая модули, компоненты системы охлаждения и контроллер добавляют массы. Так что весь блок тягового аккумулятора у современного электрокара — это примерно 150–160 Вт•ч/кг. Понятно, что параметры одной ячейки тут «задают тон». Уже поступали сообщения о разработке «классических» литиево-ионных ячеек с плотностью энергии выше 300 Вт•ч/кг, в опытах всплывали числа в 400 Вт•ч/кг.

Но настоящий прорыв в ближайшие годы ожидается от двух направлений — так называемых твердотельных батарей (тут уже получают 500 Вт•ч/кг, но пока не в автомобильном секторе) и тех самых литиево-серных. Brighsun анонсировала дальнейшее развитие литиево-серной технологии. Она разрабатывает твёрдый электролит для батарей Li-S, то есть намерена скрестить два самых перспективных направления в литиевых аккумуляторах, чтобы ещё больше повысить их удельную ёмкость и живучесть.

Источник