Хватит на тысячи циклов: в Китае создали батарею с зарядкой за четыре минуты
Сегодня, 6:40 Борис Сатаров
Live Science: в Китае создали батарею с зарядкой за четыре минуты
Фото: www.globallookpress.com/Bernd Weißbrod
Такие аккумуляторы могут стать безопасной альтернативой существующим.
Китайские ученые разработали новый прототип натрий-металлической батареи, которая способна полностью заряжаться всего за четыре минуты и при этом сохранять работоспособность на протяжении тысяч циклов зарядки. Об этом сообщает Live Science со ссылкой на исследование, опубликованное в научном журнале Nano-Micro Letters.
Авторы разработки считают, что в будущем такие аккумуляторы могут стать более дешевой и безопасной альтернативой привычным литий-ионным батареям, которые сегодня используются в смартфонах, ноутбуках и электромобилях.
Почему ученые ищут замену литий-ионным аккумуляторам
Современные литий-ионные батареи остаются стандартом для большинства электронных устройств и электрокаров, однако у них есть сразу несколько недостатков. Для производства необходимы литий и кобальт — дорогостоящие металлы, добыча которых сосредоточена лишь в нескольких регионах мира. Кроме того, при повреждении или перегреве такие аккумуляторы могут воспламеняться.
Поэтому исследователи по всему миру активно работают над созданием батарей на основе натрия. Этот элемент значительно дешевле и доступнее, а также считается более безопасным с точки зрения эксплуатации.
При этом натрий-металлические аккумуляторы отличаются от уже существующих натрий-ионных батарей. Вместо графитового анода в них используется чистый металлический натрий, что позволяет сделать аккумулятор легче и потенциально повысить его эффективность.
Главную проблему удалось решить с помощью нового электролита
До сих пор широкому внедрению подобных батарей мешало образование так называемых дендритов — микроскопических игольчатых кристаллов натрия.
Во время зарядки они постепенно разрастаются внутри аккумулятора и со временем способны соединить катод и анод. В результате происходит короткое замыкание, из-за которого батарея выходит из строя.
Китайские ученые заявили, что смогли решить эту проблему благодаря новому квазитвердому гелевому электролиту, получившему название Sn-FB QSE. Он создает внутри аккумулятора более устойчивую полутвердую структуру, которая препятствует образованию дендритов и одновременно делает батарею более устойчивой к повреждениям.
Чтобы проверить надежность технологии, исследователи непрерывно заряжали и разряжали аккумулятор более 6000 часов. За это время признаков образования дендритов обнаружено не было.
Полная зарядка занимает всего четыре минуты
Во время испытаний ученым удалось полностью зарядить батарею за четыре минуты. После такой быстрой зарядки аккумулятор сохранял емкость около 80,1 миллиампер-часа на грамм.
При более щадящем режиме — с полной зарядкой примерно за 20 минут — батарея сохранила около 90% первоначальной емкости после 2000 циклов. По словам авторов исследования, этот показатель сопоставим с теоретическими возможностями современных литий-ионных аккумуляторов.
Исследователи также отмечают, что снижение скорости зарядки одновременно уменьшает стоимость эксплуатации батареи и делает ее еще безопаснее.
Новая технология может изменить рынок электромобилей
Быстрая зарядка считается одной из главных задач для производителей электромобилей. Сегодня даже самые современные модели требуют мощных специализированных зарядных станций, чтобы восполнить запас энергии за считанные минуты.
Разработчики полагают, что натрий-металлические аккумуляторы способны значительно изменить ситуацию. Благодаря более низкой стоимости материалов и высокой скорости зарядки они могут найти применение прежде всего в общественном транспорте и городских электромобилях, где большой запас хода не является определяющим фактором.
Однако до коммерческого использования технологии пока далеко. Ученым еще предстоит подтвердить результаты независимыми исследованиями и убедиться, что новые аккумуляторы смогут стабильно работать при перепадах температур, которым регулярно подвергаются смартфоны, ноутбуки и автомобили. Лишь после этого производители смогут рассматривать возможность массового выпуска батарей нового поколения.
Еще больше новостей — у Пятого канала в мессенджере МАКС.