Китайские ученые представили революционный твердотельный аккумулятор

Созданный учёными прототип способен полностью зарядиться и разрядиться всего за три минуты. Для обычного автомобилиста это означает, что предстоящие остановки на заправку будут продолжаться не дольше обычного визита по кофе и бензину

Новая разработка поражает не только своей рекордной скоростью, но и колоссальной плотностью энергии при компактных габаритах. Исследовательской группе удалось добиться показателя удельной энергии на уровне 451,5 Вт-ч/кг. Чтобы понять масштаб прорыва, следует упомянуть, что стандартные литий-железофосфатные батареи, которые сегодня устанавливают на большинство серийных электромобилей, выдают всего около 200 Вт-ч/кг. То есть, новая технология фактически удваивает емкость батареи. Это позволит существенно увеличить запас хода будущих электрокаров, не отягощая саму конструкцию автомобиля лишней массой

Воплотить эту идею в жизнь удалось благодаря решению давней проблемы, которая годами тормозила развитие твердотельных аккумуляторов. Ученые сосредоточились на совершенствовании полимерного электролита, выполняющего роль проводника тока. Обычно пластификаторы, обеспечивающие гибкость этого материала быстро разрушаются под действием высокого напряжения, что приводит к выходу батареи из строя. Проблему разрешили с помощью специального временного растворителя. Он надежно удерживает стабилизирующие компоненты внутри полимерной сети и предотвращает опасные побочные реакции при работе на максимальной мощности

Важно, что экстремальные нагрузки не уничтожают батарею за несколько месяцев 

Во время интенсивных лабораторных испытаний батарея спокойно выдержала 700 непрерывных циклов быстрой зарядки, сохранив более 81% своей начальной емкости. Чтобы довести готовность системы к строгим реальным условиям эксплуатации, ученые успешно соединили свой электролит с высоковольтным катодом, имеющим повышенное содержание никеля

Еще одним огромным плюсом новой технологии стала безопасность 

Обычные литий-ионные аккумуляторы всегда вызывают опасения из-за риска воспламенения в случае серьезной аварии или механического повреждения. Китайские ученые проверили прочность своего изобретения с помощью жесткого теста – пакетный элемент батареи насквозь пробили толстым металлическим гвоздем. Даже после столь грубого повреждения твердотельный аккумулятор сохранил стабильность, не загорелся и не взорвался. Для автопроизводителей такой уровень безопасности критически важен, ведь во время дорожных столкновений жизнь пассажиров зависит от каждой детали

Этот успех не остался чисто лабораторным достижением, поскольку сразу несколько мощных игроков рынка уже приближаются к коммерческому старту. К примеру, компания Ganfeng Lithium объявила, что ее собственный твердотельный элемент успешно прошел инженерную проверку, выдержав более тысячи циклов тестирования. В то же время стартап Pure Lithium уже запустил производство огнестойких твердотельных аккумуляторов на суммарную годовую мощность в 500 МВт-ч

Пока что на мировом рынке за счет своей доступности доминируют более тяжелые литий-железофосфатные батареи. Главную скрипку здесь играет технологический гигант CATL, контролирующий почти 39% китайского сегмента. За ним следует компания BYD с долей около 21%, а замыкает тройку лидеров Gotion High-tech. Заметно поджимают лидеров и производители среднего звена, ежегодно демонстрирующие стремительный рост объемов производства

Однако индустрия готовится к большим изменениям 

Ведущие корпорации, среди которых те же CATL, Sunwoda и Farasis Energy, ставят своей целью вывести первые коммерческие твердотельные элементы на рынок уже в ближайшие годы. Если разработчикам удастся успешно масштабировать технологию быстрой зарядки и интегрировать ее в массовые сборочные линии, автомобильный мир изменится навсегда. Электромобили перестанут быть компромиссным вариантом для энтузиастов и превратятся в очевидный и максимально удобный выбор для каждого водителя