Какие новые материалы используются для улучшения свойств батарей?
Текущие исследования направлены на улучшение свойств батарей электромобилей путем применения инновационных материалов, которые повышают их энергоемкость, безопасность, долговечность и экологичность. Одним из ключевых направлений является использование новых материалов для анодов, катодов, электролитов и сепараторов
В анодах все чаще применяют кремний вместо традиционного графита. Кремниевые аноды имеют более высокую теоретическую емкость и могут хранить на порядок больше ионов лития, что повышает энергоемкость батареи. Однако из-за тенденции к расширению во время зарядки они требуют дополнительных решений для стабилизации структуры – этот аспект активно исследуется
Для катодов разрабатываются новые смеси, такие как высоконикелевые сплавы (NMC811) и литий-железо-фосфат (LFP). Никель увеличивает энергоемкость, тогда как уменьшение количества кобальта делает батареи более экологичными и дешевыми в производстве. Батареи LFP отличаются стабильностью и долговечностью, что важно для коммерческого транспорта и бюджетных моделей
Инновации в электролитах включают переход к твердотельным электролитам вместо жидких. Твердотельные электролиты (Solid-State) устраняют риск утечек и возгораний, обеспечивают более высокую плотность энергии и позволяют использовать новые типы анодов и катодов. Исследуются также ионные жидкости и гелиевые электролиты, которые повышают безопасность благодаря термостойкости и химической стабильности
Сепараторы, которые предотвращают короткое замыкание внутри батарей, также совершенствуются. Например, керамические покрытия и наноструктурированные полимеры, повышают термическую устойчивость и механическую прочность, обеспечивая дополнительную защиту от «термической утечки»
Кроме того, активно внедряются материалы для литий-серных (Li-S) и натрий-ионных (Na-ion) батарей, которые могут стать более дешевой и экологичной альтернативой литий-ионным системам. Литий-серные батареи имеют значительно более высокую теоретическую плотность энергии, тогда как натрий-ионные не зависят от дефицитного лития, что делает их перспективными для массового применения
Благодаря применению новых материалов современные батареи становятся легче, безопаснее и производительнее, обеспечивая более долгий ресурс службы и лучшую экологическую устойчивость. Разработки в этой сфере позволяют надеяться на быстрое снижение стоимости аккумуляторов и дальнейшее развитие электротранспорта