Чтобы начать наполнение электрических автомобилей, аккумуляторами по некоторым оценкам нужно будет снизить стоимость электрических батарей на 80%. За последнее время был создан экспериментальный тип батареи для автомобилей, который намного более практичен и может привести к такой экономии средств. Новые литий-сульфидные батареи для автомобилей позволят снизить стоимость электромобилей на 80%
Исследователи в течение многих лет работали над созданием такого типа батареи, который использует металлический литий в одном электроде и серу в другой. В теории, такая батарея может храниться в три-пять раз больше энергии, чем обычные литий-ионный аккумулятор. Но если на такие батареи попадет вода, то со временем это может привести к короткому замыканию и даже пожару. Таким образом, многие исследователи начали обращать внимание на подобный аккумуляторы, который не требует металлического лития.
В новом типе аккумулятора, серный электрод заменили на литий-сульфид материальное соединение, которое содержит литий и серу. Он становится источником лития, поэтому в металлическом литии больше нет необходимости и он может быть заменен на графитовый материал, используемый в литий-ионных батареях сегодня, или материалов, таких как кремний.
Беда в том, литий сульфид электроизоляционный, замедляет зарядку и снижает количество энергии аккумулятора. Но две последние работы, одна из Стэнфорда а другая из Национальной лаборатории Лоренса Беркли, предлагают способы которые позволят сделать литий-сульфидные батареи более практичными.
Эти научные работы показывают способы, как снизить стоимость литий-сульфидных батарей с высокоэнергетической вместимостью. Эта работа может привести к созданию батареи, которые хранят более чем в три раза больше энергии, чем литий-ионные батареи в настоящее время используются в электрических транспортных средствах, говорит Юегэнг Занг, научный сотрудник в Национальной лаборатории Лоренса Беркли.
Ранее в этом году Yi Cui, профессор материаловедения в Стэнфордском университете, показал, пути преодоления ограничений, присущих литий-сульфидным батареям, где зарядка аккумулятора осуществляется на более высоком напряжении. Это приводит к изменению химического состава электродов, что позволяет обойти проблему проводимости.
Даже в это случае, литиевый сульфид должен был быть смешан с углеродом, чтобы улучшить его проводимость, а углерод уменьшает количество энергии, которую может сохранить электрод: в экспериментах было показано, что происходит уменьшение мощности батареи до уровня близкого к обычным литий-ионным аккумуляторам.
Занг продемонстрировал новый способ смешивания углерода с литиевым сульфидом, который уменьшает количество углерода, необходимого в катоде. Процент электрода увеличивается от 50 процентов до 67.5 процентов. Это усовершенствование позволит удвоить полную емкость батареи, с 350 до 610 ватт-часов на килограмм, оценки Занга. (Литий-ионные аккумуляторы в электромобилях как правило хранят меньше чем 200 ватт-часов на килограмм)
Препятствия остаются в коммерциализации технологии, включая потребность в увеличении количества раз, которые можно будет перезаряжать батареи для автомобилей и скорости перезарядки.
