94-летний создатель литий-ионных аккумуляторов представил новые твердотельные аккумуляторы

Команда исследователей под руководством 94-летнего Джона Гуденафа (John Goodenough), профессора инженерной школы Кокрелл Техасского университета и одного из создателей литий-ионных аккумуляторов, разработала первые твердотельные гальванические элементы, благодаря которым можно значительно увеличить скорость зарядки, безопасность и время жизни аккумуляторов.

В чём преимущество новой технологии?

Новые твердотельные аккумуляторы дёшевы, не подвержены возгоранию и имеют длинный цикл жизни с высокой объемной плотностью энергии и быстрой скоростью зарядки.

По словам ученых, их новые гальванические элементы способны накапливать по крайней мере в три раза больше энергии по сравнению с литий-ионными аккумуляторами. Это значит, что в будущем электрокары смогут проезжать гораздо большие расстояния, чем сейчас. Новые аккумуляторы также обладают более длинным циклом жизни, а также более быстрой скоростью зарядки (минуты вместо часов).

И как всё это работает?

Современные литий-ионные аккумуляторы используют жидкие электролиты для транспортировки ионов лития между анодом (отрицательно заряженной частью аккумулятора) и катодом (положительно заряженной частью аккумулятора). Быстрая зарядка гальванических элементов может привести к возникновению дендритов, или «металлических усов», в жидких электролитах, из-за этого может произойти короткое замыкание, которое может привести к возгоранию. Вместо жидких электролитов исследователи начали использовать стеклянные электролиты, которые позволяют использовать металлический щелочной анод без формирования дендритов.

Использование металлического щелочного анода увеличивает плотность энергии катода и жизненный цикл аккумулятора. В экспериментах, проведенных исследователями, гальванические элементы отработали более 1200 циклов с низким внутренним сопротивлением.

К тому же, поскольку электролиты из стекла могут функционировать, то есть обладают высокой проводимостью, при температуре от −20 градусов и выше, новые гальванические элементы — первые, которые могут работать при температуре ниже 60 градусов по Цельсию.

Другой особенностью таких аккумуляторов является то, что они могут быть изготовлены из безвредных для земли материалов. Электролиты из стекла позволяют заменить литий на дешевый натрий, который может быть получен из морской воды.

В данный момент Гуденаф работает над несколькими патентами и в скором будущем надеется обзавестись поддержкой производителей, чтобы протестировать свои новые материалы в реальных условиях.